检索结果-内蒙古大学图书馆

电网技术 2021年第7期45卷 2604-2615页

作者：曹建博王林黄辉吴金龙郜亚秋李宪鹏西安许继电力电子技术有限公司陕西省西安市710075

目前,直流配电系统内部多变换器并联一般采用传统的下垂控制策略,系统表现出低惯性、弱阻尼的特征,使得系统稳定性较差,为此提出了一种用于直流微电网多端口变换器的类虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)虚拟惯性控制... 详细信息

目前,直流配电系统内部多变换器并联一般采用传统的下垂控制策略,系统表现出低惯性、弱阻尼的特征,使得系统稳定性较差,为此提出了一种用于直流微电网多端口变换器的类虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)虚拟惯性控制策略。该策略可同时实现下垂、虚拟惯性及阻尼特性功能。首先,对多端口变换器的拓扑结构进行了简介;其次,对所提控制策略进行了理论分析与推导,并给出了控制策略框图;再次,建立了变换器小信号模型,分析了加入类VSG虚拟惯性控制策略后变换器的稳定性;最后,在Matlab/Simulink中建立了系统仿真模型,并进行了仿真对比,验证了所提控制策略的有效性及稳定性分析的正确性。与传统控制策略相比,所提控制策略增加了直流配电系统的惯性,平抑了直流母线电压的波动。

关键词：直流微电网多端口变换器虚拟惯性控制小信号模型

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一种可再生能源接入的多端口变换器及其能量协同管理

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湖南大学学报（自然科学版） 2021年第2期48卷 103-111页

作者：陆海杨洋李耀华苏适罗恩博朱真马伏军云南电网有限责任公司电力科学研究院云南昆明650217 云南电网有限责任公司大理供电局云南大理671000 湖南大学电气与信息工程学院湖南长沙410082

针对水力发电和光伏发电存在功率波动大、稳定性差等问题,提出了一种适应新能源接入的多端口变换器及能量协同控制方案.首先,针对多端口变换器常见的拓扑结构进行了对比分析,选定了多端口变换器的拓扑结构;其次,针对多种新能源(如光、... 详细信息

针对水力发电和光伏发电存在功率波动大、稳定性差等问题,提出了一种适应新能源接入的多端口变换器及能量协同控制方案.首先,针对多端口变换器常见的拓扑结构进行了对比分析,选定了多端口变换器的拓扑结构;其次,针对多种新能源(如光、水、风力等)能量互补的一般性问题,提出了一种基于多端口变换器的多模态能量协同控制方案.最后,仿真模拟了多工况下的运行状态,仿真结果表明,双层控制策略能有效地实现能量协调调度,能解决某局部区域内的负荷季节性过载问题.该多端口变换器能实现对直流母线电压、输出功率等关键参数的控制,具有较强的适应能力.

关键词：多端口变换器能量协同控制策略多模态可再生能源

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多端口变换器在储能系统中的拓扑结构及控制策略研究

多端口变换器在储能系统中的拓扑结构及控制策略研究

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作者：邵宇宁黑龙江大学

学位级别：硕士

随着可再生能源的广泛应用,多端口变换器可以实现多种能量转换,包括新型能源、储能系统和不同类型的负载。目前,多端口变换器存在一些挑战,如在能量转换过程中受到端口之间电压约束的限制,无法有效解决可再生能源的间歇性和不稳定性问题... 详细信息

随着可再生能源的广泛应用,多端口变换器可以实现多种能量转换,包括新型能源、储能系统和不同类型的负载。目前,多端口变换器存在一些挑战,如在能量转换过程中受到端口之间电压约束的限制,无法有效解决可再生能源的间歇性和不稳定性问题,以及在输入源失效时无法向负载持续提供能量。为了解决这些问题,本文采用理论分析、仿真验证和实验测试相结合的方法,对多端口变换器在储能系统中的拓扑结构和控制策略进行研究,具体包括以下四个方面: 一是分析多端口变换器的功率传输路径,补充输入源和储能源失效时的功率传输路径,并设计具备备用源端口的单电感多端口变换器,考虑端口间的升降压关系。通过组合不同开关管的导通状态,得到多种工作模式,并根据不同模式和电压约束进行模态组合和理论分析。二是对多端口变换器在常规情况下的四种工作模式进行小信号建模,根据不同电压约束情况设计合理的模式切换方法和能量管理策略。采用竞争控制策略简化单输入双输出模式的控制策略,利用开关管的导通关断实现单电感串联供电,解决因分时控制导致的低效率问题。利用MATLAB/Simulink构建常规情况下多端口变换器的双闭环PI仿真模型验证控制策略的可行性。三是对多端口变换器在极端情况下,根据输入端口和储能端口失效的情况划分出四种极端工作情况,并给出模式切换方法。根据不同模式下的工作状态进行小信号建模,设计极端情况下的能量管理策略。引入备用源端口可确保多端口变换器在极端情况下的使用,同时最大限度地延长工作时间,充分利用能量并避免浪费。四是采用软硬件相结合的方法,设计制作150W样机,并通过搭建实验测试平台,对所提单电感多端口变换器进行实验测试。首先,在不同工作模式中分析端口间不同电压约束的开关管驱动信号,并通过改变输入电压或负载功率对多端口变换器的输出电压纹波、电压调整率和负载调整率进行分析,验证所提多端口变换器可以实现在宽输入电压范围和端口失效的情况下工作。然后对三种功率路径下的效率进行分析,实验测试结果进一步表明所提单电感多端口变换器的可行性和优越性。

关键词：多端口变换器单电感常规情况极端情况能量管理策略

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多端口变换器的电容电荷平衡控制技术研究

多端口变换器的电容电荷平衡控制技术研究

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作者：付宏伟南京航空航天大学

学位级别：硕士

随着日益严峻的能源危机以及环境污染等问题,新能源以其环保可再生的特点越来越受到人们的关注。将多端口变换器(Multi Ports Converter,MPC)应用于新能源发电系统中可以简化结构、提高效率、降低成本。但集成多端口变换器各控制环路的... 详细信息

随着日益严峻的能源危机以及环境污染等问题,新能源以其环保可再生的特点越来越受到人们的关注。将多端口变换器(Multi Ports Converter,MPC)应用于新能源发电系统中可以简化结构、提高效率、降低成本。但集成多端口变换器各控制环路的耦合导致PI参数设计困难,动态性能难以达到最优,因此本文将电容电荷平衡控制(Charge Balance Control,CBC)引入集成多端口变换器,优化系统动态性能,并以全桥三端口变换器(Full-Bridge Three-port Converter,FBTPC)为例进行具体分析。提出了基于电容电荷平衡思想的负载突变控制算法。对FB-TPC负载突变时输出电压与输出电感电流的调节过程进行研究,基于电容电荷平衡推导出动态过程中输出电感电流与输出电压的理想波形,即输出电感电流与输出电压经过两次调节即可达到稳态,分析各开关模态下输出电感电流的变化率,得到了最优的开关模态组合,实现了负载突变的电容电荷平衡控制。集成多端口变换器在控制输出端电压的同时需要分配储能端与新能源端之间的功率。在功率分配中输出电感电流平均值不变,针对负载突变的电容电荷平衡控制方案不再适用。因此,本文提出基于电容电荷平衡思想的功率分配控制算法。根据FB-TPC功率分配输出电感电流不变的特点,基于电容电荷平衡思想推导了动态过程中励磁电感电流、输出电感电流以及输出电压的理想波形,即输出电感电流经过三次调节,输出电压经过两次调节,输出端即可达到稳态。将电容电荷平衡控制推广至一般的直流变换器拓扑。首先推导并建立了在电容电荷平衡控制下直流-直流变换器(Direct Current/Direct Current,DC/DC)的一般模型以及通用实现方法;然后进一步将电容电荷平衡控制推广至MPC,分别推导并建立了负载突变以及功率分配的电容电荷平衡控制在MPC中的一般实现方式,为电容电荷平衡控制在其他电路拓扑的应用提供了理论基础。最后对比了单周期控制(One Cycle Control,OCC)以及电容电荷平衡控制在FB-TPC中的应用。最后,本文搭建并设计了FB-TPC的实验平台,主要包括主电路、采样电路以及控制电路,设计并编写了基于PI控制以及电容电荷平衡控制的程序。通过对比实验验证了所提出控制算法的优越性以及可行性。

关键词：新能源发电系统多端口变换器电容电荷平衡控制负载突变功率分配参数设计

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多端口变换器拓扑及功率管理研究

多端口变换器拓扑及功率管理研究

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作者：于方艳扬州大学

学位级别：硕士

开发利用新能源能有效地解决能源危机和生态环境污染问题,但是大多数新能源易受到外部条件影响,存在着能量密度低、电力供应不稳定、不连续等特点。多端口变换器(Multi-Port Converter, MPC)作为一种新型的电力电子变换器装置,可以有效... 详细信息

开发利用新能源能有效地解决能源危机和生态环境污染问题,但是大多数新能源易受到外部条件影响,存在着能量密度低、电力供应不稳定、不连续等特点。多端口变换器(Multi-Port Converter, MPC)作为一种新型的电力电子变换器装置,可以有效结合新能源与储能元件,形成多能源混合供电系统以实现稳定连续高效的供电,同时提高变换器功率密度及暂态响应速度。论文研究了降压型和升压型MPC拓扑及其功率管理系统。在降压型MPC研究中,以光伏为主要能源,以电网或柴油发电机为辅助,提出了降压型MPC储能系统架构,选用双相Buck变换器并联组成降压型MPC拓扑结构,以蓄电池恒流充电为目标,研究了其小信号模型,并设计了双输入单输出的恒流充电控制系统以简化蓄电池的剩余电量检测算法。在MATLAB/SIMULINK中建立了双相降压变换器的带寄生参数的时域模型,验证了恒流充电控制系统在光伏输入功率波动下的效果,并在硬件样机中进行了相应工况下的实验验证。实验结果表明,系统实现了光伏最大功率追踪工况下的恒流充电,并且在光伏功率输出突变的情况下仍能控制恒流充电。以光伏电池和蓄电池作为输入能源,提出了升压型可同时连接低压光伏电池、蓄电池和负载(独立负载或电网)的MPC拓扑,实现光伏与蓄电池、电网之间的能量交换,并给出此拓扑的推导过程。根据系统可能的运行工况,提出了三种模式运行状态并详细阐述了其工作原理,结合电路的工作波形对其工作过程进行具体的分析、计算并建模；在此基础上,提出了占空比调制+移相角调制(PWM+PSM)的混合调制控制方案,在PSIM仿真环境中对三种模式工作状态与模式切换进行仿真验证。通过实验验证了双输入发电工况下PWM+PSM调制及其控制方案的有效性。

关键词：多端口变换器功率管理最大功率追踪 PWM PSM

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多端口变换器效率提升方案及控制技术研究

多端口变换器效率提升方案及控制技术研究

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作者：刘洪胜哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

随着能源需求的不断扩大和环境污染的日益加剧,含新能源发电装置的分布式发电系统的研究和应用成为当下的研究热点。多端口变换器可以灵活处理多种不同类型的输入源,功率密度高,将其应用于分布式发电系统,能够有效提高分布式发电系统的... 详细信息

随着能源需求的不断扩大和环境污染的日益加剧,含新能源发电装置的分布式发电系统的研究和应用成为当下的研究热点。多端口变换器可以灵活处理多种不同类型的输入源,功率密度高,将其应用于分布式发电系统,能够有效提高分布式发电系统的功率密度和变换效率。本文将如何进一步提高多端口变换器的变换效率,优化其能量管理作为研究课题。光伏电池在作为移相全桥变换器时输入的同时与其输出相串联,构成负载端口,储能装置则通过原边集成的Buck/Boost变换器与光伏电池相连,所设计的非隔离型三端口变换器可以保证光伏电池产生的大部分能量能够直接流入负载,无需进行电力变换,因而能够有效提高变换器的功率密度和变换效率。在此基础上,为实现负载的正常稳定工作、蓄电池的充电电压/电流限制以及光伏电池的最大功率获取,设计了多个控制器并行竞争的控制策略,实现了不同工况间的平滑稳定切换,并搭建了一台实验样机进行了控制策略和效率验证。以传统的隔离型三端口变换器作为基本拓扑,设计了一种储能隔离的高效率三端口变换器,能够保证新能源发电装置产生的大部分能量可以直接传输到负载上,提升了变换器的变换效率和功率密度,同时降低了开关管的电压应力,直流母线的电压等级也得到了提升。通过分析其功率传输关系,得到了其从硬件上实现解耦控制的条件。在此基础上,设计了多个控制器并行竞争的控制策略,在保持直流母线电压稳定的前提下,实现了光伏电池最大功率获取与蓄电池充电保护之间的协调,并通过仿真和硬件实验进行了验证。通过开关管复用,利用移相全桥变换器作为基本拓扑,设计一种用于混合储能系统的高效率四端口变换器。混合储能单元通过原边集成的Buck/Boost变换器直接连接到直流母线上,能够快速响应直流母线上的功率波动。新能源发电装置与移相全桥变换器的输出相串联接入直流母线,其产生的能量可以通过不控整流桥直接汇入直流母线,只有小部分的能量通过高频变压器进行传输,显著提升了整个变换器的变换效率和功率密度。设计了直流母线电压外环、电流内环线性分频的控制策略,在保持直流母线电压稳定的同时根据储能元件的特性将电流进行分配,仿真和硬件实验证明了所设计的拓扑结构和控制策略的有效性和正确性。

关键词：多端口变换器变换效率竞争控制混合储能系统

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面向风光储直流微网系统的多端口变换器设计

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系统仿真学报 2019年第9期31卷 1916-1924页

作者：刘慧潘庭龙江南大学电气自动化研究所

为解决直流微网系统中分布式能源、负载、储能的协调控制问题,高效利用新能源,提出了一种适用于直流微网混合储能的多端口变换器。根据多端口输入变换器的合成法则,通过将Buck-Boost变换器、双向Buck-Boost变换器嵌入罗氏变换器的自举... 详细信息

为解决直流微网系统中分布式能源、负载、储能的协调控制问题,高效利用新能源,提出了一种适用于直流微网混合储能的多端口变换器。根据多端口输入变换器的合成法则,通过将Buck-Boost变换器、双向Buck-Boost变换器嵌入罗氏变换器的自举电路中,生成可用于风光储互补的直流变换器拓扑,实现了能量的双向传递。对电路的各种工作状态进行分析,说明了变换器各端口可以独立、协同工作。运用Matlab软件对变换器的不同工作状态进行仿真分析,验证了本文提出的多端口变换器的可行性。

关键词：直流微网多端口变换器罗氏变换器 Buck-Boost变换器电路拓扑

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面向光储泵提水系统的多端口变换器

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电力系统及其自动化学报 2023年第8期35卷 20-28页

作者：宋根孙章陈湘蒲旭王军韩琪西华大学电气与电子信息学院成都610039 国能大渡河大岗山发电有限公司雅安625409 国网达州供电公司达州635000

针对光储泵一体化提水系统,提出一种新的部分隔离型多端口变换器。原边利用同步Buck电路与移相全桥电路并联的方式,接入超级电容和储能电池,并通过移相全桥超前桥臂的复用接入光伏;副边采用同步Buck电路实现水泵的变压恒速控制。然后,... 详细信息

针对光储泵一体化提水系统,提出一种新的部分隔离型多端口变换器。原边利用同步Buck电路与移相全桥电路并联的方式,接入超级电容和储能电池,并通过移相全桥超前桥臂的复用接入光伏;副边采用同步Buck电路实现水泵的变压恒速控制。然后,设计混合控制策略,利用电压比较器实现光伏最大功率跟踪和储能电池限压控制的自适应切换,并采用超级电容功率控制的方法抑制负载转矩和光伏发电的高频功率波动。最后,通过Matlab/Simulink仿真验证了所设计多端口变换器的有效性和适用性。

关键词：光储泵多端口变换器混合控制策略功率波动

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多端口变换器及其解耦策略关键技术综述

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山东电力技术 2024年第4期51卷 72-80页

作者：乐宇夏志鹏王悦吴馨刁春燕国网马鞍山供电公司安徽马鞍山243000

直流微电网结合电源、储能、负载等多种形式的端口,可实现多种情况下的孤岛和并网运行模式,因而被广泛运用于连接交流电网。将多组变换器并联于直流母线上,会导致系统冗余、控制复杂、效率低下。为了实现多个不同形式端口的整合,多端口... 详细信息

直流微电网结合电源、储能、负载等多种形式的端口,可实现多种情况下的孤岛和并网运行模式,因而被广泛运用于连接交流电网。将多组变换器并联于直流母线上,会导致系统冗余、控制复杂、效率低下。为了实现多个不同形式端口的整合,多端口直流变换器应运而生。从多端口变换器拓扑出发,综述现有各类多端口变换器的派生,简单介绍其结构,并对其功能、优缺点进行分析。其中,全隔离型多端口变换器由于各端口之间相互独立且共用一根磁力母线,具有较高的可靠性,还可实现宽范围电压输入及软开关,得到国内外广泛关注。多端口变换器各端口之间输入输出功率流存在耦合,会导致变换器工作在较低的效率范围内。通过对现有的三种应用于多端口网络的解耦方法依次进行介绍,并结合相应的拓扑进行对比分析,谐振解耦通过构建谐振拓扑结构来达到物理解耦的方法,相对简单,在稳态及暂态下均具有较好的性能。

关键词：直流微电网多端口变换器解耦策略谐振

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一种新型共直流母线串联型多端口变换器

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电力电子技术 2021年第10期55卷 65-68页

作者：张帆马玉龙尹大鹏吴彦伟国电南瑞科技股份有限公司江苏南京211106

当前多端口变换器(MPC)已广泛应用于直流电力系统中发、输、配、用的各个环节。共直流母线型MPC通过将多个两端口变换器连接到一条公共直流母线上构成,该类MPC具有模块化、易拓展、组合灵活等优势。此处使用三端口变换器(TPC)代替传统... 详细信息

当前多端口变换器(MPC)已广泛应用于直流电力系统中发、输、配、用的各个环节。共直流母线型MPC通过将多个两端口变换器连接到一条公共直流母线上构成,该类MPC具有模块化、易拓展、组合灵活等优势。此处使用三端口变换器(TPC)代替传统的两端口变换器作为共直流母线串联型MPC的基本模块,将所有变换器新增的双向端口接入一条额外的直流母线,并提出了模块化的均压控制方法,实现模块间的功率交换,以解决模块间输出功率和电压不平衡的问题。仿真和实验结果验证了拓扑及控制方法的有效性和可行性。

关键词：多端口变换器母线输出功率

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