直流微电网

摘要： 提出了由光伏、储能、恒电阻负载和恒功率负载组成的直流微电网新型电压调节和最大功率点跟踪控制方法。该方法建立了具有非仿射输入的多输入多输出非线性直流微电网系统的动态模型。在此非线性动态模型的基础上,利用输出调节理论设计了局部状态反馈控制器,通过调节电压来规定设定值,使光伏功率输出达到最大。利用无源系统理论和李雅普诺夫稳定性理论研究了非仿射系统的全局设定点调节问题。在光照和负载同时发生变化的情况下,通过仿真验证了所提控制方案的有效性。

摘要： 针对直流微电网中多个储能单元在补充或吸收系统功率的过程中,由于自身初始荷电状态(SOC)不同而出现的过充过放问题以及传统下垂控制法不能实时合理分配储能系统负荷电流的不足,为此研究开发一种新的基于蓄电池SOC幂指数的下垂控制方法。与传统方法的不同在于该方法能够根据SOC幂指数的变化实时改变下垂系数,使蓄电池SOC和负荷电流达到均衡状态。通过对SOC控制特性进行分析选出SOC幂指数控制算法的合理参数n=2、p=7。蓄电池充、放电以及负载波动时的自动充放电过程Matlab/Simulink仿真计算结果显示,所提方法能够有效均衡2组蓄电池的负荷电流与SOC,且电压波动幅度控制在允许范围内。

摘要： 为实现电-氢混合储能微电网在孤岛状态下的自治经济运行,并降低系统运行对通信网络的依赖,提出一种计及效率特性的直流微网经济下垂控制策略。该控制策略充分考虑电-氢混合储能系统各子系统的工作特性,研究了系统运行与效率的关系,并构建了计及效率特性的电-氢混合储能直流微电网系统成本函数。再结合电-氢混合储能系统的互补工作模式,驱动各系统基于成本分散地实施电-氢混合储能系统的运行方案,进而提高直流微电网的自治经济性能。最后,通过RT-LAB实验平台开展实时仿真。结果表明:所提控制策略相较于传统经济下垂控制,能够实现燃料电池和电解槽高效率区间的稳定运行,验证了效率特性对经济运行的必要性;在一天的运行实验下,其运行成本相较于传统经济下垂控制降低了10.38%,验证了所提出策略的经济性。

摘要： 在双极性直流微电网中,正负极母线之间存在电压不平衡的问题。为平衡正负极母线电压和提升母线的功率输出性能,文中提出一种适用于双极性直流母线的新型双输入三电平半桥DC-DC变换器。通过分析变换器的工作原理,在双重移相控制的基础上建立输出功率、电压传输比与回流功率的数学模型,并提出最小回流功率追踪控制方法,降低变换器的损耗。根据双极性直流微电网的特性,在最小回流功率追踪控制的基础上进行切换电压传输比的改进,以一定程度上解决正负极母线电压不平衡的问题,并且进一步降低变换器的回流功率,有效地提升变换器的工作性能。最后利用Matlab/Simulink仿真模拟并分析不同工况下变换器的工作状态,验证文中所提出的双输入三电平半桥DC-DC变换器及其回流功率优化控制方法的有效性与优越性。

摘要： 直流微电网控制结构简单,是推动能源绿色转型的有效方式。多BESS对保证微电网可靠供电及稳定运行具有重要意义。提出多BESS直流微电网的SOC协调控制策略,给出了微电网的结构、BESS建模及SOC估算方法,探讨了储能系统的下垂控制及下垂系数动态调节改进策略,分析了基于电压观测器及均流控制器的储能模块控制方法,通过算例证明系统能够实现发电单元和储能单元的协调配合,维持系统能量吞吐平衡。

摘要： 针对直流微电网的母线电压稳定,在多智能体一致性算法中加入了电压稳定函数,以运行成本最低为目标函数,结合功率平衡约束,提出一种小型光伏直流微电网的分布式能量管理策略。该策略具有较好的收敛性能,有效维持直流微电网的稳定。通过搭建直流微电网仿真模型,对仿真结果进行分析,验证了策略的有效性。

摘要： 电压和电流平衡对于保证直流微电网正常运行具有重要作用。为此提出了一种新的分布式电压、电流控制方法,实现了直流微电网的均流和均压调节。所考虑的直流微电网由多个分布式发电单元(DGU)通过阻性输电线互连而成,每个DGU包括一个通用电源,通过DC-DC Buck变换器提供负载电流。所提出的分布式控制方案独立于受控微电网的初始条件,实现了均流和平均电压调节,此外所提出的方案只需要测量电网产生的电流,并且与微电网参数和通信网络的拓扑结构无关。最后通过仿真实验进行了验证,仿真结果表明,所提出的算法具有良好的全局收敛性,研究结果可为直流微电网控制提供参考。

摘要： 随着我国对能源需求的日益增加,发展新能源变得十分紧迫,新能源发电是新能源最主要的利用形式。然而,光伏、风力等新能源受自然因素影响大,供电十分不稳定。为实现可靠的新能源发电,本文构建了风-光-储混合直流微网系统,采用双母线结构,光伏阵列、风力发电机分别通过Buck变换器和三相桥式PWM(Pulse Width Modulation)整流电路与直流母线相连,蓄电池直接并接在直流母线上。经实验验证,本系统在离网、并网和离/并网切换的条件下都可以实现稳定、连续、可控的新能源供电。

摘要： 相比于传统的集中式控制,微电网的分布式控制具有更高的灵活性和可拓展性。但是,分布式控制缺少用于监视发电单元运行的中央控制器。当攻击者对测量数据进行恶意篡改并输入控制器时,系统并不能有效地检测,其仍以错误控制信号进行系统控制,这将影响控制精度,甚至破坏系统的稳定性。为解决上述问题,文中提出了一种基于中间观测器的分布式弹性二次电压恢复控制方法。当孤岛直流微电网控制器受到虚假数据注入攻击时,该控制方法能对攻击信号进行有效观测并对系统进行补偿。实验结果表明,在系统受到时变虚假数据注入攻击时,该方法能够实现电压恢复及电流精确分配。

摘要： 直流微网中可控性逐渐增强的源-储-荷需要高效的协调方法充分发挥其并网支撑潜力,将可控负荷、风机向储能归类处理后,使其虚拟出储能设备的充放电响应,便于提升系统的能量管理及运行能力。分析了可控负荷、风机旋转动能与电容储能间的转换关系,分别建立源于负荷和风机的虚拟储能模型。考虑负荷收益、储能折损和调风成本,建立基于虚拟储能的源储荷协调优化模型,计算不同时段的虚拟电容值,以实现系统长期经济运行。在此基础上,通过划分直流微电网的运行区域,提出虚拟储能的协调控制方法,以提高系统的电压稳定性。通过搭建直流微电网仿真系统,仿真结果表明,所提控制策略可显著提高微电网的经济效益和直流电压稳定性。

摘要： 在分析传统风光互补基站供电系统的基础上,提出基于风光互补的直流微电网基站供电系统.通过对该系统的组成结构、结网结构、经济效益等方面进行分析,论证该供电系统具有良好的使用价值和经济价值.

摘要： 可再生清洁资源的开发和应用可以解决能源危机和环境污染问题,为了更好地控制、管理和使用随机性较大的分布式可再生清洁能源,提出了微电网这一概念,而微电网母线电压的控制和电能质量的管理是微电网研究的核心问题之一.目前常见的母线电压控制方法是下垂控制,而传统的下垂控制会导致微电网额定电压突变并且影响电网稳定性.针对这一问题,在传统下垂控制的基础上结合了储能电池的电池荷电状态(state of charge,SoC),提出了一种基于SoC的直流微电网母线电压下垂控制方法.最后进行了仿真实验,验证了所提出的控制方法能实现对直流微电网母线电压的有效控制.

摘要： 直流微电网中分布式电源出力的随机波动性,不仅会引起直流母线电压大范围波动,还会影响系统稳定运行.对此,提出了含光伏与混合储能的直流微电网能量管理优化方法,实现了因系统功率供需不平衡引起的母线电压波动的快速平抑.在并网状态下,引入并网变换器模块,实现直流微电网与大电网的能量交换;在孤岛状态下,考虑混合储能模块的充放电裕量,通过设定直流母线电压偏差基准,协调超级电容与锂电池的工作顺序,管理光伏与混合储能的能量输出,提高系统的动态响应,维持功率供需平衡.仿真验证了所提方法的有效性.

摘要： 在直流微电网中,采用传统下垂控制的分布式电源受负荷变化影响较大,使其输出功率不一致,系统环流过大.为实现直流微电网各变流器输出功率的一致性,提出了一种下垂系数自适应调节的控制方法.该控制是以任一台.C-DC变流器为基准,对其采用传统下垂控制,将其输出功率信息传送到其它双向DC-DC变流器,从而以两台DC-DC变流器输出功率的差值来自适应地调节自身的P-U下垂系数,最终达到输出功率一致,减小系统环流.同时,基于该下垂控制器的特点,直流微电网采用多重主从控制策略,有效的增加系统的稳定性和供电可靠性.最后通过MATLAB/Simulink仿真平台验证了改进下垂控制器的有效性和可行性,并搭建了基于DSP28335的样机平台,对所提出的控制方法进行了实验验证.

摘要： 恒功率单元是导致直流微电网不稳定的主要因素,而采用PID控制的微电网变换器难以同时保证自身稳定及其与网络中其他单元的阻抗匹配.为此,提出微电网变换器的无源控制方法,在考虑微电网中负阻抗特性的基础上,构建基于二阶滤波器的变换器母线端口阻抗控制,利用无源理论的反馈并联特性,实现能够兼顾无源性和动态性能的直流微电网稳定化方法.最后,搭建了直流微电网仿真模型,通过系统在稳定性最严峻的情况下的运行特性,验证了所提出稳定化方法的正确性和有效性.

摘要： 在含新能源的直流微电网系统中,储能系统要同时具备高功率密度和高能量密度的特点,单种储能元件往往难以满足要求,蓄电池与超级电容在性能上具有很强的互补性.本文将蓄电池与超级电容相连接构成混合储能模块,蓄电池稳定直流母线电压以维持母线上能量供需平衡,超级电容迅速提供或吸收负载波动功率高频分量,以抑制负载或新能源功率突变对直流母线造成的冲击.提出了含分布式发电单元的微电网系统并网运行时各储能单元和直流母线电压的控制策略.当实验表明,该控制策略可控制蓄电池和超级电容出力,维持直流母线电压在额定值附近小范围波动,改善系统输出电能质量,提高系统的可靠性和稳定性.

摘要： 随着电力电子技术的发展,直流微电网以其强大的节能优势受到越来越多的关注.本文以光伏发电,储能电池,直流变压器以及负荷构成的直流微电网为研究对象,考虑了并网、孤岛以及孤岛向并网平滑切换的3种运行方式,设计了系统的工作模式,给出了直流微电网中各变换器的控制策略.针对建立直流变压器开关模型时存在的仿真步长短,计算节点数目多,仿真效率低等问题,给出了直流变压器的稳态等效模型,简化仿真,保证精度的同时提高仿真效率.最后,基于电磁暂态仿真验证了系统运行的有效性,直流变压器稳态等效模型的可行性.

摘要： 针对可再生能源、电动汽车充电和电网峰谷负荷不协同问题,研究了直流微电网环境下光伏、储能和电动汽车充电的协同优化控制策略.首先给出了直流微电网的系统结构及其单元功能模型,建立直流微电网条件下的电动汽车优化充电模型,分析比较含多种约束条件的充电经济性.根据不同场景的功率需求,制定含光伏和电动汽车充电需求预测的微电网能量管理优化控制策略.最后通过实际直流微电网算例分析,验证了该优化控制策略在直流微电网环境中能够实现可再生能源与电动汽车充电装置的协同增效,为解决大规模电动汽车充电负荷和可再生能源消纳问题提供了参考.

摘要： 鉴于电梯运行具有用电(负载)和发电(电源)两种状态,因此具有节能运行的潜力,针对传统的电梯利用泄放电阻将电梯发电的能量消耗掉,文章利用直流微电网,给出了一种基于直流母线的集群电梯节能技术,对多部电梯进行能量调度实现节能的方法,并研制了基于超级电容的电梯群节能装置,对当前建筑电气节能有现实意义和推广应用价值.

摘要： 电压下垂控制是实现直流微电网功率分配的一种有效方法,这种方法的缺点为存在功率分配误差以及压降问题.为了提升直流微电网性能,本文提出了基于低带宽通信的改进下垂控制策略.该方法将本地控制器与低带宽通信技术相结合以实现变换器的信息共享.通过电压以及功率的均值来实现电压跌落补偿以及功率均分.通过仿真验证了控制策略的有效性.

摘要： 一种直流微电网分布式协同控制系统，包括：电压调节器，用于根据所述节点数据生成节点平均电压估计值，并根据所述节点平均电压估计值和输出电压参考值生成第一电压校正量；电流调节器，用于根据所述节点数据生成第二电压校正量；校正电压生成器，用于根据所述第一电压校正量和第二电压校正量生成相应的校正电压值；电压控制器，用于根据所述校正电压值生成本地电压设定值，并根据所述本地电压设定值生成转换器控制信号，以通过所述转换器控制信号控制与之连接的转换器的运行状态。本系统能够实现直流母线电压恢复、消除平均电压偏差，同时还能够有效保证各微源之间的比例负载分配。

摘要： 本发明公开一种直流微电网母线故障识别方法、装置和直流微电网系统。该方法包括：获取直流微电网的母线电压；获取所述直流微电网的任一支路的支路电流；根据所述母线电压得到母线电压增量；根据所述支路电流得到支路电流增量；判断所述电压增量是否大于第一动作预定值、及所述支路电流增量是否大于第二动作预定值；如果所述电压增量大于所述第一动作预定值、且所述支路电流增量大于所述第二动作预定值，则判断母线发生故障本发明通过比较母线电压与各支路电流在单位时间内的变化量，可方便地确定是否发生故障，从而可以基于过电流进行保护，解决了由于变流器的限流作用导致直流微电网发生故障时，传统基于过电流的保护可靠性不高的问题。

摘要： 本发明提供了一种直流微电网的控制设备及控制方法、直流微电网系统。该直流微电网的控制设备包括：检测模块，用于检测直流母线上的电压变化率；调节模块，用于根据所述检测模块检测的所述直流母线上的电压变化率调节能量补偿装置对直流母线的能量补偿。本发明提供的直流微电网的控制设备，通过检测模块实时检测直流母线上的电压变化情况，控制模块根据检测模块检测的结果实时地调节能量补偿装置对直流母线的能量补偿，从而可以提高直流母线上电压的稳定性，进而使直流微电网能够稳定运行。

摘要： 一种直流微电网分布式协同控制系统，包括：电压调节器，用于根据所述节点数据生成节点平均电压估计值，并根据所述节点平均电压估计值和输出电压参考值生成第一电压校正量；电流调节器，用于根据所述节点数据生成第二电压校正量；校正电压生成器，用于根据所述第一电压校正量和第二电压校正量生成相应的校正电压值；电压控制器，用于根据所述校正电压值生成本地电压设定值，并根据所述本地电压设定值生成转换器控制信号，以通过所述转换器控制信号控制与之连接的转换器的运行状态。本系统能够实现直流母线电压恢复、消除平均电压偏差，同时还能够有效保证各微源之间的比例负载分配。

摘要： 本发明公开一种直流微电网母线故障识别方法、装置和直流微电网系统。该方法包括：获取直流微电网的母线电压；获取所述直流微电网的任一支路的支路电流；根据所述母线电压得到母线电压增量；根据所述支路电流得到支路电流增量；判断所述电压增量是否大于第一动作预定值、及所述支路电流增量是否大于第二动作预定值；如果所述电压增量大于所述第一动作预定值、且所述支路电流增量大于所述第二动作预定值，则判断母线发生故障本发明通过比较母线电压与各支路电流在单位时间内的变化量，可方便地确定是否发生故障，从而可以基于过电流进行保护，解决了由于变流器的限流作用导致直流微电网发生故障时，传统基于过电流的保护可靠性不高的问题。

摘要： 本发明涉及一种直流微电网以及微电网分布式均衡控制方法。一种分布式直流微电网，包括多个并联的变换器；每个所述变换器具有处理器、电压观测器、电流传感器、电压传感器和输出控制器；所述电压观测器、所述电流传感器、所述输出控制器分别与所述处理器连接；所述电压传感器与所述电压观测器连接；多个所述处理器根据预定通信拓扑结构通信连接；多个所述电压观测器依照所述预定通信拓扑结构通信连接。本发明提供的分布式协同控制方法，有别于传统的智能体彼此孤立的一致性方法，通过分布式的均衡控制方法，每个变换器只需要知道自身及邻居的状态信息，通过局部数据的交互，即可实现输出电流的均衡输出。

摘要： 基于光储直流微电网的高压直流供电系统及其能量管理方法，该系统包括光伏发电模块、交流电网、混合储能模块；光伏发电模块通过第一DC/DC变换器连接直流母线；交流电网通过双向AC/DC变换器连接直流母线；混合储能模块包括蓄电池、超级电容，蓄电池、超级电容分别通过第二DC/DC变换器、第三DC/DC变换器连接直流母线。直流母线连接负载。本发明一种基于光储直流微电网的高压直流供电系统，集中了UPS电源系统的优点，能够降低运行成本、降低能耗；大幅度提高效率、提高供电系统的安全性和可靠性。

摘要： 本申请的实施例提供了一种直流母线电压的控制方法、装置、直流微电网系统及存储介质，方法包括：在检测到直流微电网存在负载需求的情况下，通过AC/DC变流器将风电机组并入直流微电网中；实时检测直流母线电压，并确定直流母线电压是否存在升高或降低；在直流母线电压升高的情况下，调整风电机组的第一参数，以使直流母线电压下降至设定区间；在直流母线电压降低的情况下，调整风电机组的第二参数，以使直流母线电压上升至设定区间。相比传统的采用储能系统来控制直流母线电压稳定的方法，本申请通过风力发电机组对直流母线电压的控制方法，可以降低直流微电网建造成本，提高直流母线电压的稳定性和提高对直流母线电压控制的响应速度。

摘要： 本实用新型提供了一种直流微电网的控制设备及直流微电网系统。该直流微电网的控制设备包括：检测模块，用于检测直流母线上的电压变化率；调节模块，用于根据所述检测模块检测的所述直流母线上的电压变化率调节能量补偿装置对直流母线的能量补偿。本实用新型提供的直流微电网的控制设备，通过检测模块实时检测直流母线上的电压变化情况，控制模块根据检测模块检测的结果实时地调节能量补偿装置对直流母线的能量补偿，从而可以提高直流母线上电压的稳定性，进而使直流微电网能够稳定运行。

摘要： 一种新型直流微电网用多拓扑直流电压变换器，包括功率层、传输层、调理层和控制层，功率层通过传输层连接调理层；功率层包括七个接线端子、三相两电平IGBT半桥功率模块、第一电容和第二电容，第三接线端子的引脚分别连接在第一电容的一端和三相两电平IGBT半桥功率模块的AC侧，第四接线端子的引脚分别连接三相两电平IGBT半桥功率模块和第六接线端子，第六接线端子的引脚连接第二电容，第五接线端子的引脚分别与三相两电平IGBT半桥功率模块和第二电容相连接。本实用新型克服了现有技术的不足，实现一种不仅可以进行boost升压控制、buck降压控制、升压双向变换、降压双向变换、并联扩容结构的功能变换，而且可以进行快速、安全的直流电压变换。