基于虚拟同步发电机的船舶光伏并网逆变控制策略

在船舶电力系统中集成并网型太阳能光伏系统,当传统恒功率(PQ)控制策略光伏逆变器与船舶电站并联运行时,存在惯性小、阻尼低且不易实现光伏能量合理调度等问题。针对PQ控制策略存在的缺陷,提出一种基于虚拟同步发电机(Virtual Synchronous Generator,VSG)的光伏并网逆变控制策略,在控制算法中引入功-频下垂特性和虚拟转动惯量,使并网逆变器具有与同步发电机相似的输出下垂特性及惯性阻尼;利用PSCAD/EMTDC建立船舶光伏电-船电并网电力系统仿真模型,分别对PQ和VSG模式下的电网频率/电压波动、光伏并网逆变器和同步发电机组承担的有功功率/无功功率进行分析,研究系统参数的暂态变化。结果表明:采用VSG控制策略能有效抑制系统频率波动,实现光伏并网功率的自动调节,并显著提高电网的稳定性。     

基于PLC的船用光伏并网能量管理系统设计

在船用光伏并网系统中,对光伏各能源数据进行集中监测和能量管理是系统安全高效运行的关键。文章针对某汽车滚装船的船用光伏并网系统,研发了一套以AC500 PLC为核心的能量管理系统。该系统通过通讯方式采集光伏各设备运行参数并在触摸屏上显示,按照预设控制程序输出信号控制设备运行,通过搭建实物系统进行测试。结果表明,所研发的能量管理系统能够有效地对光伏并网系统进行数据监测和能量管理。     

船舶光伏并网逆变器的优化设计及逆变控制测量研究

光伏能源具有取用无尽和清洁无污染等特点,其应用前景非常广阔。目前,光伏发电已经开始应用于船舶上,成为船舶多能源系统的一个重要分支。光伏发电系统中一个必不可少的组成部分是光伏并网逆变器,其主要功能是使得光伏电池工作在最大功率点以及向电网单位功率因数馈电。本文通过分析研究并网逆变器以及双环控制方式,设计出一种船用光伏并网逆变器数字控制策略。     

低压配网中光伏发电系统的电能质量分析

当前光伏发电系统在低压配电网中的应用日益增多.由于光伏系统本身的非线性特性以及出力的随机性,其并网时出力的波动必然会影响电网的电能质量.本文通过建立一个低压配网中的光伏发电模型,研究其并网时所产生的主要电能质量问题.考虑当光伏发电系统采用基于最大功率跟踪（MPPT）的有功无功解耦（PQ）控制方式时,在外部光照强度发生波动的影响下,观察光伏发电系统并网输出功率、电压及电流的波动,分析对低压配网照成的电能质量问题.通过仿真发现,在外部光照发生剧烈变化时,输出波动较大,光伏系统会向电网注入大量谐波,对电网的电能质量产生较大影响.     

融入光伏发电技术的大型船舶电力系统可行性实验研究

将光伏发电引入船舶电力系统是提高船舶能效指数,节约石化类能源,减少船舶碳排放的潜在技术措施。为适应海船环境,对现有的并网型光伏发电系统做了改进工作。在逆变系统的软件和硬件方面做了优化设计和改造。针对融入了并网型光伏发电系统的大型船舶电力系统平台,开展并网,大负荷突变冲击,最大功率点跟踪方法比较,孤岛效应,储能装置效能检验等实验。结果表明:这种由柴油发电机组和光伏共同供电的大型船舶电力系统在稳定性和可靠性上符合中国船级社《钢质海船入级规范》的技术要求。为应用于实船提供了重要的参考依据。     

基于优化功率分配的光伏混合储能系统能量管理策略

[目的]针对舰船移动平台光伏系统的输出功率不稳定问题和负载突加/突卸所导致的功率波动问题,提出基于优化功率分配的光伏混合储能系统能量管理策略。[方法]针对传统限值管理方法的不足,根据超级电容荷电状态所在的不同分区自适应调整滤波时间常数,从而实现混合储能系统功率的优化分配,同时分析各个变换器的控制策略和工作模式。[结果]Matlab仿真结果和工程测试结果表明:该能量管理方案和变换器控制策略可以有效地改善混合储能系统的过充或过放问题,不仅可以保证直流母线电压的稳定性,还可以提高系统的动态响应性和协调性。[结论]研究成果可为移动平台光伏系统的能量管理提供参考。     

混合储能系统在船舶电力系统中的应用

在船舶电力系统中引入储能技术可以解决由于负载频繁变化带来的问题。文章主要针对由电池和超级电容组成的混合储能系统进行研究,提出了一种应用于推进系统和脉冲功率负载的新型电池/超级电容混合储能系统,利用双有源桥的拓扑,通过移相控制能量双向流动,实现电池和超级电容的充、放电。新型混合储能系统可以提高船舶电力系统稳定性和可靠性、提高燃油利用率、减少有害气体排放,是船舶电力系统发展的新方向。     

一种用于波浪补偿系统的超级电容储能装置研究与设计

研究一种用于波浪补偿系统的超级电容储能装置,通过利用双向DC/DC变换器将直流母线与超级电容连接起来,致力于解决波浪补偿后回馈电能的利用问题。选择三相半桥型的非隔离型双向DC/DC变换器作为传输电路,以直流母线电压的变化为参考,通过设计了双向DC/DC变换器的双闭环控制策略,来达到母线电压稳定的目的。当直流母线电压升高,控制超级电容充电,当直流母线电压降低,控制超级电容放电。实验验证了所提出的基于DSP的双向DC/DC变换器的超级电容储能装置控制策略的有效性。     

离/并网一体光伏系统在5000 PCTC远洋汽车滚装船上的应用

对比离网型太阳能光伏系统与并网型太阳能光伏系统在船舶电力系统中集成应用上存在的技术差异,以5 000 PCTC汽车滚装船为应用对象,设计一套采用大容量锂电池储能的离/并网一体化船基太阳能光伏系统。实船测试结果表明:该系统能实现在不同模式之间稳定切换运行,离/并网运行条件下测定的逆变器交流端输出电能的质量满足船级社相关规范的要求。     

基于超级电容的水下平台混合能源系统研究

针对燃料电池发电系统输出特性偏软,动态响应慢以及负载具有随机性、间歇性、波动性等问题,在水下平台混合动力系统中加入了超级电容。采用双向DC/DC变换器作为超级电容充放电主拓扑,设计了基于PI控制器的双闭环控制,实现了母线和超级电容之间能量的双向流动。运用PSIM软件对超级电容正常工作放电和充电2种工况进行仿真。仿真结果表明：通过双向DC/DC变换器可在系统重载时将超级电容存储的电能释放出来,在系统轻载、减速或制动等工况下降回馈再生电能存储至超级电容中,整个过程可以使大功率负载安全地接入系统,减小母线电压振荡,提高能量利用率。     

船用燃料电池混合供电系统仿真与分析

针对船用燃料电池的供电问题,提出一种混合供电系统。建立以质子交换膜燃料电池堆(Proton Exchange Membrane Fuel Cell Stack, PEMFCs)为主,锂电池和超级电容(Ultra-Capacitor, UC)为辅的能源组成结构,构建PEMFCs-B-UC混合供电系统仿真模型,采用经典比例积分(Proportional Integral, PI)控制策略优化多源混合系统性能,合理分配能量功率。结果表明:PEMFCs-B-UC混合供电系统可通过能量管理策略实现各动力源之间的动态特性互补和协同响应,锂电池和超级电容迅速充、放电,可避免PEMFCs功率输出发生突变,满足在不同工况下船舶负载功率动态变化需求。     

DC/DC变换器在船用微电网储能系统的应用

为进一步优化DC/DC变换器在船用微电网储能系统中的运行参数、降低DC/DC变换器的功率功耗,对DC/DC变换器在船用微电网储能系统中的应用进行研究。首先,对DC/DC变换器的工作场景进行状态分析,然后根据状态数据,对DC/DC变换器软开关工作功率范围进行实时分析计算,最后根据功率特性数据建立功率控制模型,得到最小功率损耗数据,从而完成应用研究。通过数据仿真代入的方式,对设计的模型进行有效性验证,从而证明该模型的可行性。     

海岛/海上独立光伏发电系统建模与仿真

基于独立光伏发电系统的基本组成,以某海岛光伏发电储能及海水淡化系统构成的新型集成式离网发电系统为研究目标,采用Matlab/Simulink对系统模块进行数值模拟,完善对集成系统中各个组成部分技术特点与合理匹配的要求。通过实例系统验证,完成10 k W光伏发电系统对光伏阵列、蓄电池容量和负载工况的配置选型,系统功率实现日常稳定输出和蓄电池储能备用,同时验证了实例的可行性和稳定性。     

能量管理策略在混合动力船舶上的应用

混合动力船舶电力推进系统是指引入蓄电池和超级电容联合为船舶电力系统供电的船舶电力系统,燃料电池、蓄电池和超级电容的引入能够有效降低船舶电力系统的能源消耗,提高船舶电力系统的供电能力。本文结合蓄电池和超级电容的工作原理,建立了混合动力船舶电力推进系统数字仿真系统,研究船舶电力系统复杂工况下运行的可靠性。通过比较有限状态机控制策略(SMCS)和等效燃料消耗最小控制策略(ECMS),对混合动力船舶电力推进系统进行控制,结果表明:ECMS控制策略耗能最少,总效率最高,有效提高了船舶运行的经济性。     

混合储能技术在船舶电网中的应用

在船舶电力系统中,船舶大功率负载的变化除了会引起船舶电网剧烈的波动,增加船舶原动机的机械应力和热应力,还会增加船舶燃料的消耗。为保证船舶电网的安全稳定,本文采用混合储能单元技术。本文分析船舶电力系统的调速系统和励磁系统,锂电池与超级大电容的充放电电路。根据锂电池和超级大电容的特性,采用粒子群算法优化混合储能单元容量。利用Matlab/Simulink仿真了含混合储能单元的船舶电力系统。仿真结果表明混合储能单元能够明显的抑制船舶电网波动,增强系统的稳定性。     

光伏并网逆变器控制策略的仿真与试验研究

光伏并网逆变器作为光伏并网发电系统与电网接口的主要设备,其控制技术已成为研究的热点。本文简要介绍了光伏并网逆变器系统的结构和工作原理,重点分析了其并网工况的控制方案设计及其电流调节器的实现过程。最后,在MATLAB/SIMULINK环境下进行了系统的建模与仿真,仿真结果表明输出并网电流波形良好、和电网电压同频同相。     

改进两相交错Boost电路在船用光伏系统中的应用

光伏发电技术在船舶上得到广泛应用。但是基于单一Boost电路的光伏系统存在电流纹波较大且输出功率稳定性差的问题,为解决这一问题,本文在详细分析了一种无源无损软开关的工作模态和两相交错并联技术的基础上,将其应用于光伏最大功率点跟踪系统。在Matlab/Simulink环境下,搭建了光伏系统的模型,分别对常规Boost电路以及改进型Boost电路进行仿真,通过仿真结果可以得出改进型Boost电路比传统单一Boost电路可以减小电路中的电流纹波以及提高光伏系统输出功率稳定性。     

光柴互补系统建模与改进MPPT控制策略

介绍了光伏电池原理,在MATLAB/Simulink中建立了光柴互补发电系统。采用Matlab的S函数编写了光伏电池MPPT控制器控制方法,并在当负载吸收功率小于光伏电池输出功率时,对控制器进行了改进,以防止功率流入柴油发电机。仿真得到负载工况变化下系统的功率、电压曲线,验证了改进的MPPT控制器的可行性。     

光伏并网逆变器最大功率点跟踪MPPT设计

对于光伏并网逆变器,最大功率点跟踪MPPT设计是一项关键内容.本文从太阳能电池阵列理论模型出发,在分析其物理特性及数学模型基础上,提出几种MPPT方法.结合光伏并网逆变器理论分析及实际的光伏系统的试验运行,提出一种合理可行、指标优化的MPPT方法,即改进的CVT启动变步长扰动观测法,试验结果显示该最大功率点跟踪可使光伏阵列稳定工作在最大功率点附近,证明了设计的正确性.     

基于无源性及d-q坐标变换电流控制的三相光伏并网控制系统研究

光伏并网逆变器作为光伏并网发电系统与电网接口的主要设备,其控制技术已成为研究的热点。本文介绍了无源性及dq坐标变换的控制原理,设计了基于无源性及dq坐标变换的电流控制并网控制策略,最后,在MATLAB/SIMULINK环境下进行了系统的建模与仿真。仿真结果表明输出并网电流波形良好、和电网电压同频同相。