lc正弦波振荡器的仿真与设计（BESS储能变流器在微电网中的控制策略研究）

lc正弦波振荡器的仿真与设计（BESS储能变流器在微电网中的控制策略研究）图9给出了SMES的储能变流器交流侧电流在充放电状态时的谐波幅值占基波幅值的百分比。图8 变流器交流侧电压电流波形图7给出了储能变流器在阶跃时间点放大的功率响应功率波形。图中可以看出 与其它常见的控制算法相比 ES控制具有更小的超调量和调整时间。此外 由于本算例中设置无功功率参考为零 进行的是单位功率因数的控制 通过观察无功功率的波形可以发现 ES控制可以有效地实现有功功率和无功功率之间相互独立的控制。因此 在微电网并网状态下 储能变流器采用本文提出的ES内环控制可以获得更好的动态响应能力。图7 SMES变流器输出功率对比图8给出了SMES的储能变流器基于PI闭环控制和ES控制下的A相电压、电流的波形。

表1 微电网的仿真参数

仿真算例1：为了验证ES控制在改善储能变流器动态响应性能方面的有效性 本算例中施加了一系列阶跃变化的功率指令 即在0 s 1 s 2 s 3 s时刻给SMES施加0 MW -1 MW -0.5 MW 0.5 MW的功率指令 并与常见的PI控制及反步法控制进行了对比。

图6中分别给出了ES控制、PI控制以及反步法控制时SMES响应的有功功率波形。由于BESS的控制效果类似 不再给出。从图6中可以看出 SMES的储能变流器在ES控制的作用下有效地跟踪了给定的功率指令 较PI控制大幅缩减了超调量及调整时间。

图6 SMES变流器输出的有功功率

图7给出了储能变流器在阶跃时间点放大的功率响应功率波形。图中可以看出 与其它常见的控制算法相比 ES控制具有更小的超调量和调整时间。此外 由于本算例中设置无功功率参考为零 进行的是单位功率因数的控制 通过观察无功功率的波形可以发现 ES控制可以有效地实现有功功率和无功功率之间相互独立的控制。因此 在微电网并网状态下 储能变流器采用本文提出的ES内环控制可以获得更好的动态响应能力。

图7 SMES变流器输出功率对比

图8给出了SMES的储能变流器基于PI闭环控制和ES控制下的A相电压、电流的波形。

图8 变流器交流侧电压电流波形

图9给出了SMES的储能变流器交流侧电流在充放电状态时的谐波幅值占基波幅值的百分比。

图9 输出电流的谐波分析

取SMES在2~3 s的充电过程进行分析 基于PI控制和ES控制的SMES的A相相电流的总谐波

失真(total harmonic distortion THD)分别为4.84%、2.52%。图中可以看出采用ES控制时储能变流器输出电流的THD较采用PI控制的情况有所下降 说明本文提出ES内环控制可以有效地改善储能变流器的输出性能 使储能变流器能够输出高电能质量的电流。

图10为PI控制以及ES控制下SMES的直流侧电压波形。图中可以看出 ES控制可以无超调地快速跟踪储能变流器直流侧电压的参考指令值 提高了储能装置运行的稳定性。