电-氢孤岛直流微电网的分层能量管理

为了实现电-氢混合储能微电网的控制与运行，提出一种该类孤岛直流微电网的全天候能量管理方法，在满足负载需求功率、控制母线电压的基础上，将微网多余电能向化学能及氢能转化，且将储存的能量通过燃料电池及蓄电池适时运用于微网功率缺额的情况；通过对各电源、负载设备DC/DC变换器控制以及管理层的协调控制，实现了该系统的能量管理；基于MATLAB/Simulink软件平台，验证了该文能量管理方法的有效性. 研究结果表明:电-氢微电网在运行过程中母线电压波动幅度小于0.33%，远小于5.00%的运行要求；锂电池等效荷电状态及储氢罐等效荷电状态初末值变化幅度分别为4.0%和0.2%，储能系统运行稳定；该能量管理方法能够在保持电-氢系统稳定运行的前提下，无需外界提供额外能量即可确保该系统的全天候正常运行.      

一种港口岸电储能电站电池管理系统

提出一种港口岸电储能电站电池管理系统的设计方法.该设计方法实现实时对储能电站电池的监控,延长了储能电站电池的使用寿命.     

功率型锂离子动力电池的内阻特性

为了深入分析功率型锂离子电池的内阻特性及影响因素之间的关系,本文利用混合脉冲功率特性测试方法（HybridPulsePowerCharacterization,HPPC）测试锂离子电池在不同温度环境、荷电状态（StageofCharge,SOC）下的内阻变化规律,实验结果表明锂离子电池内阻在低温环境和较低SOC下变化明显．最后利用多项式最小二乘法拟合得到锂离子电池内阻与环境温度之间的关系表达式,为下一步实现电池功率在线预测提供了数据支持和理论基础．     

基于多项式回归算法的锂电池SOC估测

针对锂离子电池提出了一种非常实用的估测电池SOC的方法,即采用了开路电压法与安时计量法相结合的方法.首先通过实验获得电池静态开路电压与对应的静态初始SOC,然后基于多项式回归分析法拟合出电池静态开路电压与电池静态初始SOC的曲线方程;而电池充放电时的SOC变化量则用安时计量法计算.经过实验验证,此方法能够较为准确地估测...     

电动汽车磷酸铁锂电池组能量均衡控制系统的研制

课题研制的磷酸铁锂电池能量均衡系统,采用XE164和XC878作为主从机的控制核心,以LTC6802-1作为电池电压采集控制核心。开发了充电、放电以及静态的能量均衡控制算法,设计了基于电感储能的无损式均衡电路。样机实验结果表明,该均衡系统较好地实现了电池充电过程的能量均衡、电压监控与电池管理以及保护等功能,具有较高的均衡效率。     

基于Simulink的太阳能光伏电池的建模及输出特性仿真研究

介绍了太阳能光伏电池的工作原理,根据光伏电池的输出特性建立了数学模型,并依据数学模型在Matlab/Simulink中建立了光伏电池阵列的仿真模型.通过该模型来模拟不同温度和光照强度条件下光伏电池的I-U特性曲线,其中光伏电池的仿真参数按照125×125刚性光伏电池片设置.     

基于外部观测温度的锂离子电池电极温度在线实时预测系统

为有效估算锂离子电池内部电极温度,基于经典热传导理论及能量守恒定律,建立以时间、环境温度、单体电流为输入参量的电池内部电极温度预测模型,将控制方程进行离散化处理,采用恒流充放电试验有效辨识模型参数。试验与仿真结果表明:该模型计算精度高,可在线实时、准确预测锂离子电池电极温度,为纯电动汽车动力电池组合的"电极材料-壳体"精确均衡热管理研究提供可靠依据。     

磁悬浮支承-飞轮系统稳定运行关键技术综述

作为飞轮电池（飞轮储能系统）中的核心部件,磁悬浮支承-飞轮系统能否稳定运行直接影响整个飞轮电池系统的运行品质. 为促进我国新能源技术发展,加快“双碳”目标实现,在大量前沿研究成果的基础上,系统分析并总结了影响系统运行品质的复杂振动行为,归纳出模态自激振动与强迫响应振动是导致飞轮转子系统失稳的主要因素;基于两类不稳定因素,介绍了拓扑结构、动力学建模、控制策略、辅助保护等与系统稳定运行相关的关键技术的研究现状;提出了拓扑轴系高集成化、系统材料合理配比、辅助控制容错能力及备用轴承高可靠性这几个方面是今后研究的重点领域,旨在为实现磁悬浮支承-飞轮系统的高稳定运行提供解决思路.      

锂离子电池组均衡系统

为了提高锂离子电池组的可用容量,降低电池组中单体电池间容量不一致的影响,在专用电池管理芯片BQ76PL536A-Q1和单片机MSP430F5529的基础上,设计稳定运行的锂离子电池组均衡系统。利用模块化思想将锂离子电池组均衡系统分为采集板和核心板两大部分。通过实时监测锂离子电池组的放电和均衡过程,对均衡系统的电压采集精度、电压监测和均衡功能进行验证。试验结果表明,锂离子电池组均衡系统能够降低电池组中容量不一致的程度,确保电池组稳定工作。     

CPT系统效率分析与参数优化

为了解决谐振耦合拓扑结构不同的非接触电能传输(CPT)系统效率计算方法不统一的问题,通过对4种基本谐振耦合拓扑结构的CPT系统的分析,给出了CPT系统效率计算的一般方法.在此基础上,为提高CPT系统的效率,通过对一种电流型CPT系统的建模,对系统谐振耦合拓扑结构的参数进行了优化设计,实现了该CPT系统高效率的能量输出.最后,以该电流型CPT系统为试验模型,对提出的效率计算方法和优化设计进行了试验验证.结果表明:该电流型CPT系统谐振耦合拓扑结构最大效率的试验结果为92%,而其优化理论值为93%.     

Research on maximum power point tracking in redundant load mode for photovoltaic system

In order to ensure that the photovoltaic (PV) array always works at the global maximum point of power to increase the system’s overall efficiency, this paper leads the study on maximum power point tracking (MPPT) in redundant load mode. A new control system is designed by combining the redundant electronic load module, embedded controller, supportive capacitor and boost circuit. The system adjusts duty ratio of boost circuit dynamically based on the maximum power point parameter provided by redundant load unit in order to realize MPPT. An experiment shows that no matter whether system is under an even illumination or partly perturbed by shadow, this method can find the exact maximum power point.     

基于氢储能的热电联供型微电网优化调度方法

针对质子交换膜燃料电池和电解槽的热电联供特性，为避免氢能系统的热能浪费并进一步提高氢能系统的效率，搭建了一种考虑氢能系统的热电联供型光伏/风机/燃料电池/蓄电池/电锅炉/燃气锅炉微电网系统，提出一种包括日前调度与实时优化的两阶段优化调度方法.所建系统考虑了电氢转换时的余热回收，将氢能系统作为热电氢耦合设备，实现了电、热、氢能的协调利用与相互转换，有效提高了能量利用率.在第一阶段调度中，根据日前的风光发电出力及负荷需求预测，以微电网整体运行成本最小为目标，采用混合整数线性规划方法实现日前最优全局调度；在第二阶段调度中，根据超短期预测结果，使用模型预测控制嵌入混合整数二次规划算法，减小预测误差带来的经济性影响.最后，通过冬、夏及过渡季典型日算例可知，本文所提出的两阶段调度方法在3种季节典型日的总成本较日前全局最优调度分别降低了3.24%、0.76%、1.66%；通过在不同场景下对本文所提方法进行仿真验证，相较于不考虑能量耦合的基础场景，考虑热电耦合系统和热电氢耦合系统时，优化调度的总成本和污染气体治理成本分别降低了15.58%、24.93%.结果表明：本文所提方法具有一定的实时性及通用性，...     

用于光伏并网的组合级联式功率转换系统复合功率控制策略研究

根据光伏电站并网要求,分析了HC-PCS拓扑结构及特点,提出HC-PCS对光伏电站有功与无功综合补偿的复合功率控制策略.该复合控制策略兼顾光伏电站的有功平滑和电压稳定需求来确定HC-PCS的输出电流参考值,对HC-PCS输出有功与无功补偿进行协调控制,同时附加变化率控制,充分利用其快速功率调节特性,并且对电池充放电进行保护.对所提出的控制策略进行了仿真验证,结果表明,基于电池储能的HC-PCS可有效改善光伏电站并网特性,有助于提高光伏电站的低电压穿越能力,并对电网提供一定的动态无功支撑.     

光伏并网发电系统参数协调优化方法研究

光伏并网发电系统的参数设计对其稳定运行具有重要意义,为此,提出了一种光伏并网发电系统参数的协调优化方法。该方法通过建立包含光伏电池、并网逆变器、变压器和电网的光伏发电系统小信号数学模型,利用特征值分析（根轨迹图）得到各个特征值稳定情况下的系统参数边界值;在此基础上,建立了计及小干扰稳定性、阻尼比和稳定裕度的协调优化目标函数,并采用回溯搜索算法（backtracking search algorithm,BSA）对系统参数进行优化;通过仿真测试,对比分析了参数优化前后系统的动态响应。研究结果表明,在系统遭受到小扰动后,经过参数优化的光伏并网系统能够在0.1s内达到新的平衡点稳定运行,比未优化参数的系统动态响应提高了50%。      

含光伏和混合储能的同相牵引供电系统日前优化调度

既有牵引供电系统中以负序为主的电能质量问题以及电分相环节严重制约了其安全、高效运行，目前理想的解决方案是基于对称补偿理论的同相供电技术. 通过同相补偿装置中的直流母线接入光伏发电系统以及混合储能装置，进一步实现再生回馈能量利用和牵引负荷削峰填谷，提高光伏渗透率. 因此，建立了一种同相牵引供电系统优化运行模型，该模型以同相牵引变电所日运行成本最低为目标，以混合储能装置充放电策略、光伏出力以及潮流控制器功率为决策变量，尤其考虑了电网侧三相电压不平衡度约束；进一步将原始优化模型中非线性约束进行线性化处理，得到混合整数线性规划模型，并利用商业规划求解器CPLEX进行求解. 算例分析结果表明:接入光伏与混合储能装置后日运行成本可节省36.45%，且三相电压不平衡度满足国标上限2%的要求.      

复合谐振型非接触电能双向传输模式

针对单级谐振的双向电能传输方式所存在的谐振容量小及器件应力大等缺点,提出一种基于LCL复合谐振的对称拓扑双向电能传输模式.建立了系统的交流阻抗模型,推导了系统输入输出增益,并分析了不同负载下系统的频率响应及不同负载与耦合系数下输出功率特性.在此基础上,给出一种基于能量注入和自由振荡双工作模式切换的输出电压调节方法,并给出一种切换占空比控制方法以保证输出电压的恒定.仿真与实验数据表明:基于双工作模式的双向电能传输模式能有效地实现能量双向传输,输出的电压纹波始终小于0.3 V,同时该模式还具有相对简单、易于实现的特点.      

基于灵敏度阻抗矩阵修正法的分层前推回代潮流算法

分布式电源（DG）接入配电网对潮流产生重要影响.本文分析了潮流计算中各种分布式电源模型及处理方法,引入灵敏度阻抗矩阵修正法更新PV节点的注入无功功率,结合辐射型配电网的特点,提出一种基于灵敏度阻抗矩阵修正法的分层前推回代潮流算法.该算法解决了前推回代潮流算法处理PV节点失效的问题,同时适用于含各类分布式电源的潮流计算.最后对含各种类型分布式电源的IEEE 33节点配电网进行潮流计算仿真,仿真结果验证了提出算法的有效性和快速性,并通过不同算例验证了算法的稳定性.     

基于CANopen的能馈式供电系统网络控制研究

对能馈式供电变流器多模块并联拓扑进行分析,提出一种基于CANopen的多模块并联方案．通过对系统原理和CANopen协议分析,发现CANopen网络能很好满足系统安全运行及控制性能要求：根据变流器控制原理选取了系统网络控制量,并设计了基于CANopen的系统运行机制;通过建立系统的网络控制模型,分析了网络时延对系统控制性能影响,然后确定了系统采样周期的理想选取范围;最后,通过仿真和试验证明基于CANopen的多模块并联能馈式供电系统网络控制方案的可行性、稳定性和可靠性．     

一种新型单相三开关光伏并网逆变器研究

光伏逆变器由于受外界因素以及逆变器的一些内在因素的影响,导致逆变器对输入电压的要求很严格。传统的逆变器加变压器的方法和多级级联的方法不能够妥善解决输入电压适应性的问题。为满足对大范围直流电压输入变化的适应性要求,同时实现光伏并网逆变器逆变与升压两个功能,提出了一种新型的单相三开关光伏并网逆变器拓扑。采用高频开关器件和反激变换器,替换了传统笨重的工频升压变压器,使得逆变器的体积、重量及成本降低,易于集成,且提高了变换效率。实时波形反馈技术的闭环SPWM（sinusoidal pulse width modulation）控制方法,可提供快速响应。通过一个小的交流滤波器可获得低谐波失真的正弦输出。对理论分析结果进行仿真验证,结果表明该新型单相三开关光伏并网逆变器具有拓扑简单,适应大范围直流输入电压变化,可靠性高等优点。     

电-氢多能互补型微电网的VSG平衡电流控制方法

多能互补型微电网将具有互补性的多种能源集中于同一并网系统,可有效提高微电网的能源利用效率及供电可靠性. 虚拟同步发电机（virtual synchronous generator,VSG）技术,实现分布式电源的友好并网. 然而,在非理想运行情况下,当电网电压出现不平衡时,传统的VSG控制不具备抑制负序电流的能力,将导致微电网三相并网电流不平衡,因此提出一种基于电-氢多能互补型微电网的VSG平衡电流控制方法. 本文搭建了包含光伏及储能系统的电能系统模型,和包含电解槽-氢储能-燃料电池系统的氢能系统模型;分析了VSG的基本原理,通过VSG并网小信号模型的分析,对控制参数进行了设计,提高了系统的稳定裕度;定量分析了不平衡电流的产生原因,通过改进dq坐标系下电流指令计算方法,抑制了负序电流,保证电-氢多能互补型微电网的电能质量. 最后仿真验证了多能互补微电网能量管理策略的有效性,仿真结果证明VSG平衡电流控制方法能在电压不平衡情况下实现并网电流三相平衡,最终将冲击电流由52 A抑制至27 A,并显著减小了功率波动.