为实现中低压直流互联场景中串并联直流固态变压器的高效传输和灵活调压,组合CLLLC变换器模块和Buck/Boost-CLLLC变换器模块形成新的混合型串并联双向直流固态变压器(hybrid series-parallel bi-directional DC solid state transformer...为实现中低压直流互联场景中串并联直流固态变压器的高效传输和灵活调压,组合CLLLC变换器模块和Buck/Boost-CLLLC变换器模块形成新的混合型串并联双向直流固态变压器(hybrid series-parallel bi-directional DC solid state transformer, HSBDCSST),使其兼具Buck/Boost-CLLLC变换器的双向灵活调压和CLLLC变换器的双向高效传输优势。同时提出了CLLLC模块的同步方波控制和Buck/Boost-CLLLC模块的改进虚拟直流电机(improvement virtual direct current motor, IVDCM)控制。其中各CLLLC模块采用同一个固定频率占空比为50%的方波进行控制以保证高效率。而对于Buck/Boost-CLLLC模块,在传统虚拟直流电机(virtual direct current motor,VDCM)控制的基础上引入直流电机额定角速度随机械功率按比例变化的环节,构成IVDCM控制策略,实现调压并改善直流变压器的惯性阻尼特性,有效提高了系统的响应速度与动态特性。最后搭建3模块串并联系统的Matlab/Simulink仿真模型及实验平台,验证了该控制方法的有效性。展开更多
新型电力系统的惯性低,虚拟直流电机控制可以加强系统惯性和阻尼。多储能变换器应该考虑荷电状态(State of charge,SOC)均衡问题,提高系统稳定性。针对虚拟直流电机控制的多储能SOC均衡问题,利用直流电机机端电压和电枢电流的下垂特性,...新型电力系统的惯性低,虚拟直流电机控制可以加强系统惯性和阻尼。多储能变换器应该考虑荷电状态(State of charge,SOC)均衡问题,提高系统稳定性。针对虚拟直流电机控制的多储能SOC均衡问题,利用直流电机机端电压和电枢电流的下垂特性,提出引入SOC离差及变均衡系数的变电枢电阻控制;针对下垂引起的电压偏移问题,采用虚拟直流电机转速补偿,用母线电容瞬时功率替代传统虚拟直流电机控制中电压PI控制,给定系统功率需求,减少比例积分环节个数。以两台蓄电池为例,在Simulink中进行仿真,并与参考文献的变电枢电阻函数对比可知,所提控制策略可抑制直流母线电压跌落,调节SOC均衡过程,提高其均衡速度和精度。展开更多
针对直流电网中微源功率突变、负荷投切、大电网扰动等造成的直流电压暂降问题,在分析了直流电机并网后动态调压特性的基础上,提出一种适用于直流电网的自适应虚拟直流电机控制方法(adaptive virtual DC machine control strategy,AVDC...针对直流电网中微源功率突变、负荷投切、大电网扰动等造成的直流电压暂降问题,在分析了直流电机并网后动态调压特性的基础上,提出一种适用于直流电网的自适应虚拟直流电机控制方法(adaptive virtual DC machine control strategy,AVDCM),并将其应用于储能端的双有源全桥(dual active bridge,DAB)DC-DC变换器接口。该控制使换流器模拟出直流电机的惯性特性,在电压暂降瞬间提供良好的动态功率支持;在控制环节中加入了模糊逻辑控制器,通过检测直流母线电压的变化率与换流器的剩余容量,灵活调节惯性支持的响应速度和大小。基于建立的四端系统小信号模型,进行了灵敏度计算与根轨迹分析,以揭示主要控制参数对系统稳定性及动态性能的影响。硬件在环测试结果表明:所提控制方法在保持换流器良好功率跟踪性能的同时,可使变换器在阶跃与随机性功率波动下提供灵活可调的惯性支持,从而有效减缓系统受到的瞬时功率冲击,减少电压暂降幅度,进而提升电压质量。论文研究可为双有源全桥DC-DC变换器自适应虚拟直流电机的控制提供参考。展开更多
为解决新能源发电与负荷的随机波动引起的直流母线以及负荷侧直流电压的波动,提出一种虚拟直流电机控制技术。针对直流母线侧与负荷侧将虚拟直流电机控制技术分为虚拟直流发电机(virtual direct current generator,VDG)技术与虚拟直流...为解决新能源发电与负荷的随机波动引起的直流母线以及负荷侧直流电压的波动,提出一种虚拟直流电机控制技术。针对直流母线侧与负荷侧将虚拟直流电机控制技术分为虚拟直流发电机(virtual direct current generator,VDG)技术与虚拟直流电动机(virtual direct current motor,VDM)技术。虚拟直流电机控制技术将直流电机的机械方程与电动势平衡方程应用到控制算法当中,模拟直流电机的惯量特性与阻尼特性,使得在新能源发电波动以及负荷突变时直流母线电压与负荷侧电压仍能保持稳定。建立虚拟直流电机控制的小信号模型,分析系统的稳定性。为有效应对负载突变时直流母线电压跌落的问题,将扩张状态观测器(extended state observer,ESO)引入至虚拟直流发电机控制中。在PSCAD/EMTDC环境下进行仿真研究,仿真结果证明所提控制方法的正确性和有效性。该文所提控制方法为解决新能源与负荷随机波动所造成的电压波动问题提供了新的思路。展开更多
电动汽车负荷的投切易造成充电站直流微网(Direct Current Microgrid,DC-MG)母线电压振荡甚至失稳。为平抑电压波动,通过分析系统惯量来源提出一种可改善系统阻尼特性和惯性效应的虚拟直流电机控制策略。建立该控制策略下Boost电路的小...电动汽车负荷的投切易造成充电站直流微网(Direct Current Microgrid,DC-MG)母线电压振荡甚至失稳。为平抑电压波动,通过分析系统惯量来源提出一种可改善系统阻尼特性和惯性效应的虚拟直流电机控制策略。建立该控制策略下Boost电路的小信号模型,推导出直流电压与输出电流之间的小信号传递函数,分析充电站受到扰动时母线电压的动态特性。利用二阶简化模型的零极点分布分析控制参数对动态响应过程的影响,用于指导控制参数的选取。仿真结果验证了所提控制策略的有效性和可靠性。展开更多
为了提升虚拟直流电机的电压惯量与阻尼支持能力,并进一步简化附加控制器结构,显著改善直流微网的动态稳定性,提出了一种新型的虚拟直流电机控制(virtual DC machine control,VDMC)。首先,将双向DC/DC换流器与直流电机进行类比,通过模...为了提升虚拟直流电机的电压惯量与阻尼支持能力,并进一步简化附加控制器结构,显著改善直流微网的动态稳定性,提出了一种新型的虚拟直流电机控制(virtual DC machine control,VDMC)。首先,将双向DC/DC换流器与直流电机进行类比,通过模拟直流电机的功率调节特性,得到适用于双向DC/DC换流器的VDMC模型。其次,通过对所提出VDMC进行改进,得到了更为简化的控制结构,并且具备更加优越的电压动态性能和惯性支撑能力。在此基础上,对改进后的虚拟电机设计自适应电压惯量调节控制技术,使其能够动态响应电压变化,进一步提高系统的动态稳定性。最后,根据阻抗比判据,理论分析所提VDMC对系统的稳定性支持作用,并通过时域仿真算例,验证所提控制策略的有效性。展开更多
文摘为实现中低压直流互联场景中串并联直流固态变压器的高效传输和灵活调压,组合CLLLC变换器模块和Buck/Boost-CLLLC变换器模块形成新的混合型串并联双向直流固态变压器(hybrid series-parallel bi-directional DC solid state transformer, HSBDCSST),使其兼具Buck/Boost-CLLLC变换器的双向灵活调压和CLLLC变换器的双向高效传输优势。同时提出了CLLLC模块的同步方波控制和Buck/Boost-CLLLC模块的改进虚拟直流电机(improvement virtual direct current motor, IVDCM)控制。其中各CLLLC模块采用同一个固定频率占空比为50%的方波进行控制以保证高效率。而对于Buck/Boost-CLLLC模块,在传统虚拟直流电机(virtual direct current motor,VDCM)控制的基础上引入直流电机额定角速度随机械功率按比例变化的环节,构成IVDCM控制策略,实现调压并改善直流变压器的惯性阻尼特性,有效提高了系统的响应速度与动态特性。最后搭建3模块串并联系统的Matlab/Simulink仿真模型及实验平台,验证了该控制方法的有效性。
文摘新型电力系统的惯性低,虚拟直流电机控制可以加强系统惯性和阻尼。多储能变换器应该考虑荷电状态(State of charge,SOC)均衡问题,提高系统稳定性。针对虚拟直流电机控制的多储能SOC均衡问题,利用直流电机机端电压和电枢电流的下垂特性,提出引入SOC离差及变均衡系数的变电枢电阻控制;针对下垂引起的电压偏移问题,采用虚拟直流电机转速补偿,用母线电容瞬时功率替代传统虚拟直流电机控制中电压PI控制,给定系统功率需求,减少比例积分环节个数。以两台蓄电池为例,在Simulink中进行仿真,并与参考文献的变电枢电阻函数对比可知,所提控制策略可抑制直流母线电压跌落,调节SOC均衡过程,提高其均衡速度和精度。
文摘针对直流电网中微源功率突变、负荷投切、大电网扰动等造成的直流电压暂降问题,在分析了直流电机并网后动态调压特性的基础上,提出一种适用于直流电网的自适应虚拟直流电机控制方法(adaptive virtual DC machine control strategy,AVDCM),并将其应用于储能端的双有源全桥(dual active bridge,DAB)DC-DC变换器接口。该控制使换流器模拟出直流电机的惯性特性,在电压暂降瞬间提供良好的动态功率支持;在控制环节中加入了模糊逻辑控制器,通过检测直流母线电压的变化率与换流器的剩余容量,灵活调节惯性支持的响应速度和大小。基于建立的四端系统小信号模型,进行了灵敏度计算与根轨迹分析,以揭示主要控制参数对系统稳定性及动态性能的影响。硬件在环测试结果表明:所提控制方法在保持换流器良好功率跟踪性能的同时,可使变换器在阶跃与随机性功率波动下提供灵活可调的惯性支持,从而有效减缓系统受到的瞬时功率冲击,减少电压暂降幅度,进而提升电压质量。论文研究可为双有源全桥DC-DC变换器自适应虚拟直流电机的控制提供参考。
文摘为解决新能源发电与负荷的随机波动引起的直流母线以及负荷侧直流电压的波动,提出一种虚拟直流电机控制技术。针对直流母线侧与负荷侧将虚拟直流电机控制技术分为虚拟直流发电机(virtual direct current generator,VDG)技术与虚拟直流电动机(virtual direct current motor,VDM)技术。虚拟直流电机控制技术将直流电机的机械方程与电动势平衡方程应用到控制算法当中,模拟直流电机的惯量特性与阻尼特性,使得在新能源发电波动以及负荷突变时直流母线电压与负荷侧电压仍能保持稳定。建立虚拟直流电机控制的小信号模型,分析系统的稳定性。为有效应对负载突变时直流母线电压跌落的问题,将扩张状态观测器(extended state observer,ESO)引入至虚拟直流发电机控制中。在PSCAD/EMTDC环境下进行仿真研究,仿真结果证明所提控制方法的正确性和有效性。该文所提控制方法为解决新能源与负荷随机波动所造成的电压波动问题提供了新的思路。
文摘电动汽车负荷的投切易造成充电站直流微网(Direct Current Microgrid,DC-MG)母线电压振荡甚至失稳。为平抑电压波动,通过分析系统惯量来源提出一种可改善系统阻尼特性和惯性效应的虚拟直流电机控制策略。建立该控制策略下Boost电路的小信号模型,推导出直流电压与输出电流之间的小信号传递函数,分析充电站受到扰动时母线电压的动态特性。利用二阶简化模型的零极点分布分析控制参数对动态响应过程的影响,用于指导控制参数的选取。仿真结果验证了所提控制策略的有效性和可靠性。
文摘为了提升虚拟直流电机的电压惯量与阻尼支持能力,并进一步简化附加控制器结构,显著改善直流微网的动态稳定性,提出了一种新型的虚拟直流电机控制(virtual DC machine control,VDMC)。首先,将双向DC/DC换流器与直流电机进行类比,通过模拟直流电机的功率调节特性,得到适用于双向DC/DC换流器的VDMC模型。其次,通过对所提出VDMC进行改进,得到了更为简化的控制结构,并且具备更加优越的电压动态性能和惯性支撑能力。在此基础上,对改进后的虚拟电机设计自适应电压惯量调节控制技术,使其能够动态响应电压变化,进一步提高系统的动态稳定性。最后,根据阻抗比判据,理论分析所提VDMC对系统的稳定性支持作用,并通过时域仿真算例,验证所提控制策略的有效性。
