国产精品一区二区视频-亚洲狠狠爱-久久久久女人精品毛片九一-99资源站-午夜神马福利-极品尤物一区二区三区-羞羞的视频网站-欧美三区四区-污污网站免费-乱色精品无码一区二区国产盗-国产黄色在线看-国产成人亚洲精品-国产欧美一区二区三区四区-一品毛片-凹凸精品熟女在线观看

鋰電池儲能系統充放電的雙閉環自抗擾控制器設計

鉅大鋰電  |  點擊量:0  |  2019年09月02日  

鄭天文1,劉鋒1,肖先勇2,周業如3,梅生偉1


(1.清華大學電機系 電力系統國家重點實驗室,北京 100084;2.四川大學 電氣信息學院,四川 成都 610065;3.宣城供電公司,安徽 宣城 242000)


摘 要:針對鋰電池儲能系統(battery energy storage system,BESS) 具有非線性、時變、強耦合的特征,以及模型誤差和不確定外擾對系統控制的影響,基于自抗擾控制(active disturbance rejection control,ADRC) 技術對BESS充放電控制策略與實現進行了研究。首先建立了適用于自抗擾控制的BESS數學模型; 然后提出了BESS自抗擾控制一般設計方法; 最后設計了BESS雙閉環自抗擾控制方案,并在 PSCAD/EMTDC 環境中構建了仿真模型,比較分析了采用傳統PI控制和自抗擾控制時BESS的動態性能。仿真結果表明,雙閉環自抗擾控制下的BESS充放電控制,在充電電壓/電流等參考值變化、電網電壓波動以及系統參數變化等工況下,相比傳統PI控制,均具有更好的動態品質和抗擾動能力。


0引言


風能、太陽能等新能源發電是傳統發電形式的重要補充,其在電力能源中所占比例也逐年增加[1]。然而,風電、光伏發電等電源由于自身的間歇性、波動性以及負載的隨機性,會嚴重影響公共聯接點(point of common coupling,PCC)的電能質量和系統穩定。


鋰電池儲能系統(battery energy storage system,BESS)作為可控電源,可實現儲能-電網 之間的能量互動,使新能源并網發電接入更趨穩定,有利于保障 ‘源’-‘網’-‘荷’-‘儲’ 系統功率實時平衡。BESS 不僅可存儲剩余電能,應對電網失電等突發事件,還能配合調度系統,起到削峰填谷 的作用。以BESS為基礎的電力控制、調節與分配,可實現能源合理高效地利用[2-4]。


一般地,BESS的控制設計有如下需求:充電時直流側電壓、電流波動小,沖擊小;放電時交流側并網電流正弦度高,諧波含量低。且在充放電過程中,BESS 需具備較強的抗擾動能力。


目前BESS的控制系統大多基于傳統PI控制,難以滿足上述需求[5-6]。文獻[5]提出了基于PI控制器的儲能系統直流側電壓控制,雖穩態時直流電壓波動較小,但出現了超調現象,有較大沖擊;文獻[6]提出采用雙環PI控制策略實現電池充放電,但并網電流電能質量較差。究其本質,主要是電池儲能系統具有非線性、時變、耦合的特征,基于線性化的 PI控制,難以實現良好的控制效果。在現有關于BESS控制研究中,很少有文獻考慮電池儲能系統的上述特征,尤其是系統等效參數發生變化或外界存在不確定干擾時,控制系統應如何設計,更鮮有提及。理論上,BESS控制屬于一類典型的非線性魯棒控制問題。主要的解決途徑有兩類,一是將其轉化為HJI(hamilton-jacobi-issacs)不等式求解,實現對干擾的抑制[7];二是采用基于受控能量函數的方法,通過設計控制器使得系統能量函數在不確定性條件下的導數為負來實現控制性能的魯棒性[8]。然而,這兩條途徑一般需要受控對象較為準確的動態模型,且較難考慮時變因素的影響。


自抗擾控制(active disturbance rejection control,ADRC)技術是一種針對非線性、時變、耦合和不確定系統的魯棒控制方法[9]。基于 ADRC技術的控制器具有超調小、收斂速度快、精度高、抗干擾能力強和算法簡單等優點。正因如此,ADRC已在電能質量、光伏并網發電以及風力發電系統等領域中得到應用[10-13]。文獻[10-11]分別將自抗擾控制引入動態電壓恢復器和靜止無功發生器,解決了動態響應速度慢和穩態誤差大的問題,提高了系統電能質量;文獻[12]針對光伏并網逆變控制系統的特點,將自抗擾控制器應用到光伏三相并網發電中,提高了并網點電流波形質量,減小了對電網的沖擊;文獻[13]研究了大型風電機組轉速自抗擾控制技術,實現了風速變化時的最大功率點快速跟蹤,提高了風能的捕獲效率。


本文在現有研究基礎上,綜合考慮BESS具有數學模型難以精確獲得且在實際應用中存在不確定干擾等固有屬性,基于自抗擾控制技術,提出了一種不依賴于BESS系統精確數學模型,且能提高BESS控制性能的綜合控制策略。


論文首先介紹了ADRC基本思想和設計原則,然后建立BESS數學模型,并針對其模型特點進行自抗擾控制器設計,提出了BESS的綜合控制策略;最后在不同擾動場景下,比較了傳統PI控制和自抗擾控制的性能,驗證了所提方案的正確性和有效性。


1 ADRC基本原理


ADRC汲取了經典PID控制和現代控制理論的優點,并對PID控制進行了改進。ADRC是一種基于量測的建模,其核心思想是將系統模型的不確定性(內部擾動)和其他不確定性(外部擾動)一起作為 總擾動 ,通過構造擴張狀態觀測器 對總擾動 進行估計并實時補償[9,14-16]。


4)參數選定規則


ADRC參數調整方法一般分為2步:一是把TD、ESO和NLSEF看成獨立的3個部分,分步整定;二是結合NLSEF對ADRC進行整體參數協調整定。依照上述原則整定參數后的ADRC,可保證具有較強的魯棒性[9,15]。


2 BESS建模及ADRC控制器設計


2.1 BESS數學建模


BESS主要包括鋰電池(battery)和并網變換器(power conversion system,PCS)兩部分:其中,前者提供能量,后者傳遞能量。圖2為電池儲能系統結構示意圖。


從BESS的數學模型可以看出,在dq0坐標系下采用電流直接控制的BESS是一個典型的開關非線性、時變、強耦合系統,且系統等效電感參數L難以精確測量,如此則給BESS控制系統的設計帶來了挑戰。


2.2 BESS的ADRC控制器一般設計方法


為提高BESS控制性能,結合其數學模型,設計ADRC控制器如下:


1)模型規范化


為便于設計,首先將式(7)表示的BESS數學模型按照式(1)進行規范化處理為


3 BESS充放電的雙閉環ADRC控制方案


BESS的核心功能是實現能量雙向傳遞,本質是整流充電和逆變放電。為實現電池儲能系統恒壓、恒流充電和指定功率放電的功能,且提高其在電網電壓波動、參考值突變以及系統參數改變等情況下的抗擾動能力,在同步旋轉坐標系下,設計了BESS雙閉環自抗擾控制策略,控制框圖如圖3所示。


4仿真分析


為驗證本文所提方法的正確性和可行性,采用PSCAD/EMTDC軟件搭建BESS仿真平臺,并對比分析采用ADRC和傳統PI控制的控制性能。表1給出了BESS仿真分析相關參數。


4.1 BESS充電


電池儲能系統的充電過程主要考慮恒壓充電和恒流充電兩種運行模式。


4.1.1恒壓充電


工況1:設定充電電壓為550V;在0.1s時刻,假設電網電壓下降至0.9pu,持續時間20ms。此時,采用恒壓充電策略的直流側電壓波形如圖6所示。


圖10為給定充電電流突增時的直流電流波形。在給定值突變時刻,ADRC能迅速感知并軟啟動至新設的參考值(約10ms);而PI控制未能承受參考值突變的擾動,控制量先下調后再緩慢 升至參考值(約50ms)。


從圖6~圖10的分析可知,充電情況下,ADRC相對傳統PI控制,對于直流側電壓/電流的控制性能更為優越,主要體現在:


1)響應速度快,超調量小;


2)穩態時,電壓或電流的波動小;


3)抵抗外界擾動的能力強。


4.2 BESS放電


BESS放電主要體現其與電網的功率交互,故采用指定功率的放電模式。


仿真工況:在0~0.1s,設定有功放電功率為15kW;在0.1~0.2s,有功放電功率設為35kW。無功功率均設為0。規定電流從BESS流向電網為正方向。為方便對比,特將圖11中PI控制獲得的功率曲線向上平移3個單位,如圖11所示。


分析圖12、圖13可知,放電情況下:PI控制時,交流側電流存在較多紋波和畸變(尤其在給定值變化時刻附近);而自抗擾控制得到的交流電流波形更加平滑,諧波含量更少。


5結論


鑒于自抗擾控制技術具有良好的控制性能,本文在建立電池儲能系統數學模型的基礎上,設計了其雙閉環自抗擾充放電控制策略。PSCAD/EMTDC仿真結果表明,與傳統PI控制相比,采用本文控制方案主要具有如下優勢:


1)自抗擾控制技術很好地解決了鋰電池儲能系統在非線性、時變、耦合特性以及不確定干擾下的控制設計問題,所設計的雙閉環自抗擾控制器具有優良的動態響應性能。


2)當受到外界擾動時(如電網電壓波動、參數設定值突變、系統參數改變等),電池儲能系統在雙閉環自抗擾控制下仍能保持良好的控制性能,具有較好的魯棒性。


值得說明的是,本文提出的BESS自抗擾控制策略主要適用于電壓對稱情況。對于三相電壓不平衡及故障條件下的BESS控制研究,將是今后的工作重點。


參 考 文 獻:


[1]SPAGNUOLO G,PETRONE G,ARAUJO S V,et al.Renewable energy operation and conversion schemes: A summary of discus-sions during the seminar on renewable energy systems[J].Indus-trial Electronics Magazine,2010,4(1): 38-51.


[2]BARTON J P,INFIELD D G.Energy storage and its use with in-termittent renewable energy[J].IEEE Transactions on Energy Conversion,2004,19(2): 441-448.


[3]丁明,陳忠,蘇建徽,等.可再生能源發電中的電池儲能系統綜述[J].電力系統自動化,2013,37(1):19-26,102.


[4]彭思敏,曹云峰,蔡旭.大型蓄電池儲能系統接入微電網方式及控制策略[J].電力系統自動化,2012,35(16):38-43.


[5]侯朝勇,胡學浩,惠東.全數字控制的鋰電池儲能并網系統的設計與實現[J].電力自動化設備,2012,32(3):125-130.


[6]CHEN Boyuan,LAI Enshin.New digital- controlled technique for battery charger with constant current and voltage control without current feedback[J].IEEE Transactions on Industrial Electron-ics,2012,59(3):1545-1553.


[7]梅生偉,申鐵龍,劉康志.現代魯棒控制理論與應用[M].第2版.北京:清華大學出版社,2008.


[8]梅生偉,劉鋒,薛安成.電力系統暫態分析中的半張量積方法[M].北京:清華大學出版社,2010.


[9]韓京清.自抗擾控制技術——估計補償不確定因素的控制技術[M].北京:特種工業出版社,2008.


[10]黃本潤,夏立,吳正國.自抗擾控制器在動態電壓恢復器中的應用[J].電機與控制學報,2012,16(6):106-110.


[11]唐杰,王躍球,劉麗.配電網靜止同步補償器的自抗擾控制[J].電網技術,2012,36(1):153-157.


[12]張淼,劉立強.光伏三相并網系統的自抗擾控制[J].控制理論與應用,2008,25(1):175-177.


[13]夏安俊,胡書舉,許洪華.大型風電機組自抗擾轉速控制[J].電機與控制學報,2012,16(9):33-38.


[14]SUN Dong.Comments on active disturbance rejection control[J].Industrial Electronics Magazine,2007,54(6): 3428-3429.


[15]郭源博,周鑫,張曉華,等.三相電壓型脈寬調制整流器的自抗擾控制[J].電力系統自動化,2011,35(16):87-93.


[16]HAN Jingqing.FromPIDto active disturbance rejection control[J].IEEE Transactions on Power Electronics,2009,56(3):900-906.


相關產品

主站蜘蛛池模板: 免费成年人视频 | 美国黄色片网站 | 91免费看片| 二级毛片视频 | 夜夜夜爽 | 好吊色一区二区三区 | 黄网在线 | 性高跟鞋xxxxhd人妖 | 成人h动漫精品一区二区无码 | 免费一级黄色片 | 少妇一级淫片免费 | 久久午夜夜伦鲁鲁片无码免费 | 牛牛免费视频 | 亚洲精品一区二区三区中文字幕 | 精品伊人 | 特大黑人巨交吊性xxxxhd | 黄色在线观看网站 | 99精品在线观看视频 | 欧美日韩少妇 | 亚洲av色香蕉一区二区三区 | 精品国产99 | 不用播放器看av | 国产激情精品 | 国产在线啪| 亚洲天堂免费在线 | 国产视频色 | 国产美女主播在线观看 | 久久久久久久久久久久久久久 | 亚洲成av人片在线观看无 | 伊人婷婷综合 | 午夜整容室 | 精品成人18 | 先锋资源中文字幕 | 亚洲天堂网在线视频 | 久久精品视频免费 | 九一国产在线观看 | 国产伦乱视频 | av资源新版在线天堂 | 精品久久久视频 | 影音先锋在线视频 | 中文字幕国产在线观看 | 在线观看你懂的网址 | 777国产成人入口 | 韩国裸体网站 | av高潮 | 久久久久久亚洲中文字幕无码 | 国产精品久久午夜夜伦鲁鲁 | 秋霞影院av | 美女羞羞动态图 | 色呦呦国产精品 | 不卡一区二区在线 | 香蕉视频免费看 | 成人黄色在线播放 | 在线播放亚洲 | 国产三级小视频 | 女同动漫免费观看高清完整版在线观看 | 最新中文字幕在线播放 | 成人av网站在线 | 91香蕉黄 | 精品国产精品三级精品av网址 | 中文字幕123区 | 熟妇人妻中文字幕无码老熟妇 | 奇米影 | 成人人伦一区二区三区 | 日本五十路 | 欧美黄色三级 | 天天综合天天干 | 国产高清成人 | 亚洲一区二区三区久久 | 成人免费毛片东京热 | 欧美黄色高清视频 | 中文字幕码精品视频网站 | 国产伦精品免费视频 | 69av在线播放 | 久久88| yy1111111| 亚洲色图图片 | 能看的av | 欧美一区二区久久 | 免费黄色片视频 | 无码h肉动漫在线观看 | 国产乱在线 | 日韩一区二区三区在线视频 | 91亚洲国产成人久久精品麻豆 | 96人xxxxxxxxx69 | 亚洲free性xxxx护士hd | 影音先锋色小姐 | av中文字幕免费观看 | 高清在线一区二区 | 国产1区在线 | 日韩免费成人 | 国产情趣视频 | h视频免费在线观看 | 欧美乱大交 | 一级做a爰片久久毛片潮喷 日韩簧片 | 欧美国产一区二区三区 | 国产蜜臀av一区二区 | 未满十八岁禁止进入 | 狠狠干2021 |