時(shÃ)間:2017-09-07 10:24:48來(lái)æºï¼šç¶²(wÇŽng)絡(luò)轉(zhuÇŽn)載
本文將模塊化多電平變æ›å™¨ï¼ˆMMCï¼‰ä½œç‚ºé›»æ± å„²(chÇ”)能系統(tÇ’ng)(BESS)的并網(wÇŽng)變æ›å™¨ï¼Œå¯åœ¨å¯¦(shÃ)ç¾(xià n)高壓并網(wÇŽng)çš„åŒæ™‚(shÃ)å…¼å…·æŽ§åˆ¶çš„éˆæ´»æ€§ã€‚é‡å°(duì)é›»æ± å„²(chÇ”)能型模塊化多電平變æ›ï¼ˆB-MMC)系統(tÇ’ng),æå‡ºä¸€ç¨®å¯æœ‰æ•ˆæ¸›å°è¨ˆ(jì)ç®—é‡çš„æ··åˆåž‹æ¨¡åž‹é (yù)測(cè)控制(H-MPC)方法。
該H-MPC方法由PI控制和MPC組æˆã€‚å…¶ä¸ï¼ŒPIæŽ§åˆ¶éƒ¨åˆ†ç”¨äºŽæ±‚å–æ»¿è¶³äº¤æµé›»æµè¼¸å‡ºå’Œç’°(huán)æµæŽ§åˆ¶è¦æ±‚çš„åæ¨¡å¡ŠæŽ¥å…¥å€‹(gè)數(shù)ï¼›MPCå‰‡è² (fù)責(zé)共模電壓(CMV)抑制,å°(duì)忍¡å¡ŠæŽ¥å…¥å€‹(gè)數(shù)進(jìn)行é©ç•¶(dÄng)調(dià o)整。çµ(jié)åˆå模塊接入個(gè)數(shù)èˆ‡é›»æ± çµ„è·é›»ç‹€æ…‹(tà i)(SOC)的排åºçµ(jié)果,å³å¯ç”¢(chÇŽn)生具體開(kÄi)é—œ(guÄn)信號(hà o)。é‡å°(duì)ä¸åŒæ‡‰(yÄ«ng)ç”¨å ´(chÇŽng)åˆï¼ŒPI控制部分和MPC的控制目標(biÄo)é¸å–è¦æ›´ç‚ºéˆæ´»ã€‚
以環(huán)æµæŽ§åˆ¶ç‚ºä¾‹ï¼Œå°(duì)其包å«äºŽMPC部分的情æ³é€²(jìn)行簡(jiÇŽn)è¦åˆ†æžã€‚最åŽé€šéŽ(guò)Matlab/Simulink仿真和實(shÃ)é©—(yà n),驗(yà n)è‰äº†è©²æ–¹æ³•çš„æ£ç¢ºæ€§èˆ‡æœ‰æ•ˆæ€§ã€‚
新能æºçš„å¤§èŒƒåœæ‡‰(yÄ«ng)ç”¨èƒ½å¤ æœ‰æ•ˆé™ä½Žäººå€‘å°(duì)石油能æºçš„需求,并且其具有å¯å†ç”Ÿèƒ½åЛ強(qiáng)ã€æŽ’æ”¾æ±¡æŸ“å°ç‰å„ª(yÅu)å‹¢(shì),å°(duì)緩解能æºå±æ©Ÿ(jÄ«)和環(huán)境惡化有著é‡è¦æ„義[1]。由于新能æºç™¼(fÄ)é›»å…·æœ‰é–“æ‡æ€§å’Œä¸ç¢ºå®šæ€§ç‰ç‰¹é»ž(diÇŽn),在并網(wÇŽng)éŽ(guò)程ä¸é€šå¸¸è¦èˆ‡å„²(chÇ”)能è£ç½®ç›¸çµ(jié)åˆã€‚儲(chÇ”)能è£ç½®èƒ½å¤ 進(jìn)è¡Œå¿«é€Ÿçš„åŠŸçŽ‡å¸æ”¶ã€é‡‹æ”¾ï¼Œæœ‰æ•ˆæ¸›å°æ–°èƒ½æºè¼¸å‡ºæ³¢å‹•(dòng)å°(duì)電網(wÇŽng)的沖擊,實(shÃ)ç¾(xià n)新能æºçš„å‹å¥½æŽ¥å…¥å’Œå”(xié)調(dià o)控制[2],其ä¸é›»æ± 儲(chÇ”)能在大è¦(guÄ«)模儲(chÇ”)能系統(tÇ’ng)ä¸å 據(jù)è‘—é‡è¦åœ°ä½ã€‚
傳統(tÇ’ng)儲(chÇ”)能并網(wÇŽng)系統(tÇ’ng)需è¦å°‡é›»æ± 組進(jìn)行串ã€å¹¶è¯(lián),經(jÄ«ng)éŽ(guò)å‰ç´š(jÃ)DC-DC變æ›å™¨å‡å£“åŽé€šéŽ(guò)åŽç´š(jÃ)逆變電路實(shÃ)ç¾(xià n)å¹¶ç¶²(wÇŽng)。å°(duì)äºŽé›»æ± çµ„è€Œè¨€ï¼Œè‹¥è¦å°(duì)其進(jìn)è¡Œå……ã€æ”¾é›»ç‹€æ…‹(tà i)監(jiÄn)測(cè)å‰‡éœ€è¦æ·»åŠ é¡å¤–çš„é›»æ± èƒ½é‡ç®¡ç†ç³»çµ±(tÇ’ng),生產(chÇŽn)æˆæœ¬ä¹Ÿæœƒ(huì)相應(yÄ«ng)æé«˜ï¼›å°(duì)于電力電å變æ›å™¨è€Œè¨€ï¼Œé–‹(kÄi)é—œ(guÄn)器件所需承å—的電壓ç‰ç´š(jÃ)較高,系統(tÇ’ng)工作的安全性會(huì)å—到嚴(yán)é‡å½±éŸ¿ã€‚
è‹¥å°‡é›»æ± å„²(chÇ”)能系統(tÇ’ng)(BatteryEnergyStorageSystem,BESS)與模塊化多電平變æ›å™¨ï¼ˆModularMultilevelConverter,MMC)相çµ(jié)åˆï¼Œå‰‡èƒ½å¤ ?qÅ«)å´¿F(xià n)儲(chÇ”)能單元的分散接入,并é©åˆæŽ¥å…¥é«˜å£“電網(wÇŽng),æé«˜ç³»çµ±(tÇ’ng)çš„é‹(yùn)行效率和å¯é 性[3]。
ç›®å‰é—œ(guÄn)于模塊化多電平變æ›å™¨é›»æ± 儲(chÇ”)能(BatteryintegratedModularMultilevelConverter,B-MMC)系統(tÇ’ng)çš„ç ”ç©¶ä»ç„¶ç›¸å°(duì)較少。文ç»(xià n)[4]通éŽ(guò)調(dià o)節(jié)å„個(gè)忍¡å¡Šçš„調(dià o)制深度,實(shÃ)ç¾(xià n)äº†é›»æ± çµ„é–“è·é›»ç‹€æ…‹(tà i)(StateOfCharge,SOC)的å‡è¡¡ä¸€è‡´ã€‚
æ–‡ç»(xià n)[5]則從ç†è«–上分æžäº†ä¸åŒç’°(huán)æµåˆ†é‡å°(duì)é›»æ± çµ„SOCå‡è¡¡çš„影響。文ç»(xià n)[6]ä¸ï¼Œè©²çµ(jié)æ§‹(gòu)被應(yÄ«ng)用于電動(dòng)æ±½è»Šé ˜(lÇng)域,并分別å°(duì)交ã€ç›´æµå……電和æ£å¸¸è¡Œé§›?cè)î Nä¸åŒå·¥ä½œç‹€æ…‹(tà i)進(jìn)行了相關(guÄn)分æžã€‚é‡å°(duì)B-MMCçµ(jié)æ§‹(gòu)的控制,目å‰ä»ä»¥ç¶“(jÄ«ng)å…¸PI控制器為主。
模型é (yù)測(cè)控制(ModelPredictiveControl,MPCï¼‰æ–¹æ³•å› å…¶åœ¨è™•ç†éžç·šæ€§ç³»çµ±(tÇ’ng)復(fù)雜約æŸåž‹å•(wèn)題時(shÃ)展ç¾(xià n)出的å“越優(yÅu)å‹¢(shì),æ£é€æ¥è¢«æŽ¨å»£äºŽé›»åŠ›é›»åæŽ§åˆ¶é ˜(lÇng)域[7]。文ç»(xià n)[8]ä¸ä»‹ç´¹äº†ä¸€ç¨®é©ç”¨äºŽMMCçµ(jié)æ§‹(gòu)çš„æœ‰é™æŽ§åˆ¶é›†æ¨¡åž‹é (yù)測(cè)控制(FiniteControlSet-ModelPredictiveControl,FCS-MPC)方法。該方法çµ(jié)æ§‹(gòu)ç°¡(jiÇŽn)單,價(jià )值函數(shù)èƒ½å¤ åŒæ™‚(shÃ)涵蓋多個(gè)控制目標(biÄo),但當(dÄng)忍¡å¡Šæ•¸(shù)目較多時(shÃ),數(shù)據(jù)計(jì)ç®—é‡çš„增長(zhÇŽng)較為嚴(yán)é‡ã€‚
æ–‡ç»(xià n)[9]則將整體價(jià )值函數(shù)的求解éŽ(guò)程分解為多個(gè)å目標(biÄo)函數(shù)é€ç´š(jÃ)尋優(yÅu)的形å¼ï¼Œè©²æŽ§åˆ¶æ–¹æ³•ä¸å¹¶æœªæ¶‰åŠæ¬Š(quán)é‡ç³»æ•¸(shù)çš„é¸å–,é™ä½Žäº†æŽ§åˆ¶ç³»çµ±(tÇ’ng)çš„è¨(shè)計(jì)難度。文ç»(xià n)[10]則將排åºå‡å£“ç–ç•¥èˆ‡åˆ†çµ„æ€æƒ³ç›¸çµ(jié)åˆï¼Œè¡ç”Ÿå‡ºä¸€ç¨®é©ç”¨äºŽMMC工程應(yÄ«ng)用的優(yÅu)化MPCç–ç•¥ï¼Œè©²æ–¹æ³•å¹¶ä¸æœƒ(huì)éš¨åæ¨¡å¡Šæ•¸(shù)ç›®çš„å¢žå¤šæ˜Žé¡¯åŠ é‡è™•ç†å™¨é‹(yùn)ç®—è² (fù)æ“”(dÄn)。
åŸºäºŽä¸Šè¿°ç ”ç©¶ç¾(xià n)狀,本文æå‡ºä¸€ç¨®é©ç”¨äºŽB-MMCçµ(jié)æ§‹(gòu)的混åˆåž‹æ¨¡åž‹é (yù)測(cè)控制(Hybrid-ModelPredictiveControl,H-MPC)方法。H-MPCæ–¹å¼å¯åˆ†ç‚ºPI控制和MPC兩大部分。其ä¸PI控制部分主è¦ç”¨äºŽå¯¦(shÃ)ç¾(xià n)交æµè¼¸å‡ºé›»æµè·Ÿè¹¤ç‰é‚輯較為簡(jiÇŽn)單的部分,而MPC部分則用于處ç†å…±æ¨¡é›»å£“抑制ç‰å¾©(fù)雜é‚輯部分。
相比于傳統(tÇ’ng)PI控制方å¼ï¼ŒH-MPC有效減少了PI控制器的數(shù)é‡ï¼Œé™ä½Žäº†æŽ§åˆ¶ç³»çµ±(tÇ’ng)çš„è¨(shè)計(jì)復(fù)雜度;而相å°(duì)于常è¦(guÄ«)MPCæ–¹å¼ï¼ŒH-MPC則減少了æ¯å€‹(gè)采樣周期內(nèi)需è¦è€ƒæ…®çš„é–‹(kÄi)é—œ(guÄn)狀態(tà i)數(shù)é‡ï¼Œé€²(jìn)而é™ä½Žäº†é‹(yùn)算需求。
本文詳細(xì)分æžäº†B-MMC系統(tÇ’ng)çš„é‹(yùn)行特點(diÇŽn)ã€MMC的傳統(tÇ’ng)MPC方法,并在æ¤åŸºç¤Ž(chÇ”)上æå‡ºäº†ä¸€ç¨®H-MPC方案,實(shÃ)ç¾(xià n)了交æµè¼¸å‡ºé›»æµè·Ÿè¹¤ã€ç’°(huán)æµæŽ§åˆ¶ã€é›»æ± 組SOCå‡è¡¡å’Œå…±æ¨¡é›»å£“抑制的控制目標(biÄo)。本文最åŽé€šéŽ(guò)Matlab仿真和實(shÃ)é©—(yà n)é©—(yà n)è‰äº†è©²æŽ§åˆ¶ç–略的æ£ç¢ºæ€§èˆ‡æœ‰æ•ˆæ€§ã€‚
圖7三電平B-MMC實(shÃ)é©—(yà n)平臺(tái)
作者系山æ±å¤§å¸(xué)電網(wÇŽng)智能化調(dià o)度與控制教育部é‡é»ž(diÇŽn)實(shÃ)é©—(yà n)å®¤çš„ç ”ç©¶äººå“¡æŽæ¥ ã€é«˜å³°
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