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功率電感:功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)集中控制策略

作者:深圳市貝優(yōu)特科技有限公司 來源:boytkj 發(fā)布時間:2015-08-27 瀏覽:588

功率電感:充放儲電站功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)集中控制策略  
  本信息發(fā)布于:2015/8/27  
  1 研究背景

  隨著環(huán)境和能源問題的日趨嚴(yán)峻,電動汽車和可再生能源受到了廣泛的關(guān)注并迅速發(fā)展。電動汽車充放儲一體化電站融合了電動汽車充電站和雙向電站的優(yōu)勢,實(shí)現(xiàn)了電動汽車和電網(wǎng)的能量雙向調(diào)度,為可再生能源發(fā)電和電動汽車大規(guī)模應(yīng)用提供了{(lán)zj0}解決方案。

  本文的研究對象為電動汽車充放儲一體化電站中并聯(lián)功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)(PCS),該系統(tǒng)由多個雙向變換器子模塊并聯(lián)組成,采用集中控制結(jié)構(gòu)。根據(jù)上層能量管理系統(tǒng)(EMS)調(diào)度http://.,系統(tǒng)可工作于多種運(yùn)行模式,文中深入分析了并聯(lián)大功率雙向功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)在電動汽車充放儲一體化電站內(nèi)獨(dú)立運(yùn)行、并網(wǎng)運(yùn)行及并網(wǎng)運(yùn)行與獨(dú)立運(yùn)行間無縫切換等過程中的控制策略。

http://.

  電動汽車充放儲一體化電站中并聯(lián)功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

  2 運(yùn)行模式和控制策略

  V2G模式與控制策略

  PCS在V2G運(yùn)行時采用逆變側(cè)http://.電流內(nèi)環(huán)PI、并網(wǎng)側(cè)電感電流外環(huán)PI控制方式,由上層電站EMS下發(fā)雙向單元有功/無功功率指令。這種雙閉環(huán)控制方式既能夠有效抑制入網(wǎng)電流諧振和實(shí)現(xiàn)網(wǎng)側(cè)電流的高功率因數(shù)運(yùn)行,同時又具有良好的穩(wěn)態(tài)和動態(tài)性能。電池充電時變換器運(yùn)行于電壓型高頻脈寬調(diào)制(PWM)整流器狀態(tài),放電時則運(yùn)行于逆變狀態(tài),利用高頻PWM變換器的四象限運(yùn)行特性即可以實(shí)現(xiàn)充放電狀態(tài)的轉(zhuǎn)換。在該運(yùn)行模式下,PCS可以根據(jù)電站需求從配電網(wǎng)吸收或向配電網(wǎng)輸出一定的有功功率和無功功率,以維持電站與配電網(wǎng)公共連接處(PCC)的潮流穩(wěn)定,使電站相對于電網(wǎng)成為一個可控單元。

  獨(dú)立模式與控制策略

  PCS獨(dú)立運(yùn)行采用逆變側(cè)http://.電流內(nèi)環(huán)PI、電容電壓外環(huán)PI的雙環(huán)控制方式。這種雙閉環(huán)控制方式能夠?qū)崿F(xiàn)良好的系統(tǒng)輸出電壓波形質(zhì)量,并提高系統(tǒng)的動態(tài)性能。此時變換器為電壓源工作模態(tài),并聯(lián)系統(tǒng)存在同步和均流這兩大關(guān)鍵問題。采用數(shù)字化同步控制方案,由集中控制器生成工頻方波信號經(jīng)光電轉(zhuǎn)換后送給雙向變換裝置控制器接收。為實(shí)現(xiàn)并聯(lián)系統(tǒng)模塊間功率均分,引入功率均分控制。平均功率控制策略取決于各PCS模塊輸出功率及輸出阻抗。

  無縫切換模式與控制策略

  PCS無縫切換控制系統(tǒng)包括兩個部分,電壓控制單元和電流控制單元。為了實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)運(yùn)行和獨(dú)立運(yùn)行之間的無縫切換過程,維持電感電流內(nèi)環(huán)不變,外環(huán)在網(wǎng)側(cè)http://.電流環(huán)和濾波電容電壓環(huán)間進(jìn)行切換并進(jìn)行指令跟蹤。獨(dú)立運(yùn)行模式下,當(dāng)接收到電站EMS并網(wǎng)運(yùn)行調(diào)度指令時,雙向變換器檢測配電網(wǎng)的電壓幅值與相位,并以此為參考調(diào)整自身的輸出電壓幅值和相位。當(dāng)滿足并網(wǎng)條件時觸發(fā)靜態(tài)開關(guān),同時雙向變換器在逆變電感電流內(nèi)環(huán)PI基礎(chǔ)上,將電容電壓外環(huán)PI切換為并網(wǎng)http://.電流PI控制,實(shí)現(xiàn)從獨(dú)立到并網(wǎng)的雙環(huán)無縫切換過程??焖贉?zhǔn)確的電網(wǎng)狀態(tài)檢測及鎖相控制可以減少并網(wǎng)沖擊,實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)的模式切換。并網(wǎng)運(yùn)行模式下,當(dāng)檢測到電網(wǎng)故障或者進(jìn)行計(jì)劃檢修時微電網(wǎng)與配電網(wǎng)斷開。雙向變換器仍在逆變http://.電流內(nèi)環(huán)PI基礎(chǔ)上,從并網(wǎng)電感電流外環(huán)切換至電容電壓外環(huán),平滑切換入獨(dú)立運(yùn)行模式。

  3 仿真和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

  以微處理器TMS320F2812為核心控制器件,搭建了兩臺500kVA PCS并聯(lián)試驗(yàn)系統(tǒng)。

  V2G模式下PCS為電流源型變換器工作模態(tài),并網(wǎng)功率指令由集中控制器下發(fā)。充電和放電過程實(shí)驗(yàn)波形表明,系統(tǒng)能夠獲得很好的入網(wǎng)電流波形質(zhì)量和較高的功率因數(shù)。

  獨(dú)立模式下PCS為電壓源型變換器工作模態(tài)。離網(wǎng)帶載動態(tài)實(shí)驗(yàn)波形表明,系統(tǒng)既能夠保證良好的電壓波形質(zhì)量,又能快速響應(yīng)站內(nèi)的負(fù)荷波動。在負(fù)載突變過程中,電流能夠?qū)崿F(xiàn)瞬時均分,具有很好的動態(tài)性能。

  由下圖V2G運(yùn)行模式和獨(dú)立運(yùn)行模式相互切換過程的實(shí)驗(yàn)波形可以看出,采用本文所提雙環(huán)無縫切換方案可以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定和平滑的電壓過渡,為一體化電站的穩(wěn)定運(yùn)行提供保障。

http://.

  V2G運(yùn)行模式切換至獨(dú)立運(yùn)行模式過程實(shí)驗(yàn)波形

http://.

  獨(dú)立運(yùn)行模式切換至V2G運(yùn)行模式過程實(shí)驗(yàn)波形

  4 結(jié)語

  功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)作為電動汽車充放儲一體化電站的核心電能變換裝置,承擔(dān)著電動汽車充放電、電池儲能和梯次利用和削峰填谷等功能。文中深入分析了其在一體化電站V2G運(yùn)行、獨(dú)立運(yùn)行,以及模式間無縫切換模式下的控制策略和控制模型?;诓捎肔CL濾波的三相變換器拓?fù)?,提出了包括逆變?cè)濾波電感電流內(nèi)環(huán)、濾波電容電壓外環(huán)和并網(wǎng)電感電流外環(huán)的雙環(huán)無縫切換控制策略,并詳細(xì)給出了無縫切換的切換條件和切換流程。研究結(jié)果表明,采用本文所提功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)控制策略,能夠?qū)崿F(xiàn)電動汽車充放儲一體化電站的經(jīng)濟(jì)可靠運(yùn)行。


 

鄭重聲明:資訊 【功率電感:功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)集中控制策略】由 深圳市貝優(yōu)特科技有限公司 發(fā)布,版權(quán)歸原作者及其所在單位,其原創(chuàng)性以及文中陳述文字和內(nèi)容未經(jīng)(企業(yè)庫www.nnfsds.com)證實(shí),請讀者僅作參考,并請自行核實(shí)相關(guān)內(nèi)容。若本文有侵犯到您的版權(quán), 請你提供相關(guān)證明及申請并與我們聯(lián)系(qiyeku # qq.com)或【在線投訴】,我們審核后將會盡快處理。
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