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）表2 微电网模式切换的结果分析图11 微电网的母线电压有效值和频率波形表2和表3进一步给出了微电网运行模式切换以及投切负荷两种情形下电压、频率偏差的数据。
图10 直流侧电压的波形
综上 本文提出的内环ES控制策略将SMES储能变流器的交直流侧通过内外部互联结构作为一个整体来考虑 一定程度上降低了控制器的复杂度 提高了系统的动态响应性能 并有效克服了传统内环PI控制中参数难以整定的不足。
仿真算例2：为了验证微电网在离网和并网时刻的稳定性 以及模拟微电网孤岛运行时储能装置在面对大负荷投切时的情况 假设微电网在0~3 s运行在并网状态 3 s时刻微电网离网 并分别在4 s 4.5 s 5 s 5.5 s时刻进行负荷2的投切 6 s时刻微电网再次并网。微电网孤岛运行时主电源BESS的储能变流器采用U/f外环控制。
图11给出了主电源BESS分别采用内环PI控制和ES控制时微电网中母线电压有效值和频率的波形。图中可以看出 在微电网投切负荷期间 内环PI控制存在一定的调整时间 影响了储能装置的补偿效果。而内环ES控制克服了传统内环PI控制中超调量与调整时间的矛盾 只在补偿瞬间产生正负峰值 有效缩短了控制器的调整时间 使主电源快速精准地对母线电压和频率偏差进行了补偿 且有效改善了母线频率在微电网孤岛运行期间的高频波动。
图11 微电网的母线电压有效值和频率波形
表2和表3进一步给出了微电网运行模式切换以及投切负荷两种情形下电压、频率偏差的数据。
表2 微电网模式切换的结果分析
表3 投切负荷的结果分析
从表中可以看出 内环PI控制和ES控制下的受控指标均在允许的范围内[26] 其中内环ES控制将母线电压波动控制在了±0.03 pu(213.4~226.6 V)的范围内 频率最大偏差在±0.12 Hz范围内 有效削弱了模式切换过程和投切负荷行为对微电网造成的冲击 并较PI控制具有更好的鲁棒性。
综上 通过该仿真算例验证了本文提出的储能变流器内环ES控制在微电网离、并网状态切换 以及孤岛运行状态下投切大负荷情况中的有效性。
5 结论
本文对微电网中SMES/BESS储能变流器的新型控制策略进行了详细的研究 得出了以下结论：
1)针对SMES/BESS储能变流器运行过程中存在的非线性特性 本文基于PCH原理设计了ES内环控制策略 较传统PI控制具有更好的鲁棒性 且降低了参数整定的难度;同时 还有效地降低了储能变流器交流侧电流的总谐波失真 为提高储能变流器的输出特性和动态响应性能提供了新的研究思路。
2)本文提出的SMES/BESS储能变流器的ES内环控制实现了微电网在并网运行、孤岛运行时良好的控制效果 并且切换过程相对稳定 有效地提高了微电网运行的可靠性。
3)下一步的工作是研制SMES/BESS混合储能系统的实验样机 并围绕无源控制参数对提升系统鲁棒性的定量分析展开。
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