登录注册
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
我要投稿
为提高独立光伏储能系统的可靠性,提出了恒流充电模式下光伏接口变换器的鲁棒PI 控制器参数的设计准则和设计方法。针对采用前置电容式Boost变换器的独立光伏储能系统,建立了包含光伏电池动态模型的系统小信号模型,基于劳斯稳定判据分析了恒流充电模式下接口变换器的稳定工作条件。分析表明,光伏电池的动态输出电阻ro及静态工作点(占空比D)对系统稳定性存在影响。ro越小,占空比D越大,系统越难稳定,因此应在最小ro、最大占空比D的工况下设计输出电流控制器参数。基于该设计准则和方法所得到的PI控制器参数具有很好的鲁棒性,可以确保独立光伏储能系统在实际变参数条件下的稳定性。
0 引言
独立光伏储能系统可以为常规电网无法到达的偏远地区居民用电、户外作业用电、通信等问题提供解决途径,且其无需大量的基础设施投资成本,因此得到了广泛应用[1-3]。一般而言,独立光伏储能系统中的光伏接口变换器同时也是蓄电池的充电接口。为延长蓄电池的使用寿命,并提高太阳能利用率,光伏接口变换器通常采用恒流、最大功率、恒压3阶段充电[4-5]。在这3个充电阶段,光伏接口变换器均需要保持稳定运行,以提高系统的可靠性。
电力电子系统的稳定性受静态工作点、电源的输出阻抗等多种因素的影响[6]。由于光伏电池的动态输出阻抗和工作点会随着光照、温度、负载功率等因素而变化[7],因此,实际运行环境下独立光伏储能系统存在鲁棒稳定性问题。为了确保变参数条件下独立光伏储能系统具有较强的鲁棒性,需要优化设计3阶段充电模式下的控制器参数。
已有文献分析了3阶段充电模式下独立光伏储能系统的稳定性问题。文献[6,8-10]指出在恒压或恒流充电模式下,光伏电池存在唯一的稳定工作区,且稳定工作区由系统的控制回路构成决定。然而,上述文献对确定稳定工作区后如何设计控制器参数未作进一步探讨。文献[11]提出了光伏充电接口变换器的控制器设计方法:最大功率充电(maximum power ging,MPC)模式下,光伏电池可等效为恒流源,且需要在光伏电池的标准测试条件(standard testing condition,STC)下设计输入电压控制器;恒压充电(constant voltage ging,CVC)模式下,光伏电池等效为恒压源且在空载情况下设计输出电压控制器参数。尽管该设计方法可以使系统具有较强的鲁棒性,然而该文献未给出上述方法的理论依据。文献[12-13]基于光伏电池实际动态电路模型,分别对MPC和CVC两种模式下独立光伏储能系统的稳定性进行了分析,并给出了鲁棒稳定PI控制器的设计准则和设计方法。遗憾的是,文献[11-13]均未对恒流充电(constant current ging,CCC)模式下独立光伏储能系统的鲁棒稳定控制器设计进行研究。
为此,本文以输出电流单闭环控制结构为例,基于包含光伏电池实际动态电路模型的独立光伏储能系统小信号模型,深入研究了CCC模式下,稳定工作区为电压区时系统的鲁棒稳定性,提出了 变参数条件下输出电流鲁棒稳定控制器的设计准则和方法,并通过实验验证了理论分析的正确性。
1 CCC模式下独立光伏储能系统的稳定性分析
1.1 独立光伏储能系统小信号模型
以Boost光伏接口变换器为例。图1给出了该变换器的主电路和电感电流连续时的交流小信号模型。图1中:Cin、RCin为前置电容及其寄生电阻;Co、RCo为输出滤波电容及其寄生电阻;L、RL为输入滤波电感及其寄生电阻。开关管S的通态电阻为Ron,二极管D的通态压降为UD。此外,蓄电池采用电压源UB与内阻RB的串联电路来等效[14-15]。
图1中的阴影部分为光伏电池的动态电路模型;iph为光生电流源,其与光强成正比;rD和CD分别为光伏二极管在当前静态工作点处的小信号动态电阻和动态电容;Rsh和Rs分别为并联等效电阻和串联等效电阻。
图1 独立光伏储能系统
1.2 输出电流闭环控制稳定条件
为实现3阶段充电功能,光伏接口变换器必须满足如图2所示的外特性要求。图2中:Pmax为光伏电池最大功率;UB为蓄电池端电压;Uo,max为输出过压保护阈值;Uo,min为输出欠压保护阈值;Io为蓄电池充电电流;Io,max为输出过流保护阈值。因此,光伏储能系统需要同时具备输出电流控制器Gc1(s)、输入电压控制器Gc2(s)和输出电压控制器Gc3(s),如图3所示。图3中:uin、iin分别为光伏接口变换器的输入电压和输入电流,uin,ref为输入电压基准;uo、io分别为光伏接口变换器的输出电压和输出电流;uo,ref、io,ref分别为输出电压基准和输出电流基准。可以看出,当Pmax/UB 图2 独立光伏储能系统中接口变换器的外特性 图3 3阶段充电控制系统框图 图4 输出电流单闭环系统控制框图 图4中:Gc1(s)为输出电流控制器;Kio为输出电流反馈系数;Fm为PWM调制器增益。为提高系统轻载时的可靠性,CCC模式下光伏电池的稳定工作区通常选择为电压区。此时,Rin>ro,Rin为后级变换器输入电阻,ro为光伏电池输出电阻。当采用图4所示的单闭环控制结构时,输出电流控制稳定的必要条件为Fm(Rin-ro)>0,因此Fm>0 [9]。 取τn=10μs、Fm=0.4、Kio=0.5。若Uo=42V、Io=4A、D=0.11,则当kp=0.5,ki=10 000时,可得系统稳定条件为1.55Ω 表1 式(3)的系数表达式 表2 光伏电池仿真模型参数(STC) 表3 前置电容式Boost变换器主电路参数 若Uo=42V、Io=4A、rD=0.34Ω,则当kp=0.3、ki=5000时,可得系统稳定条件为0 因此,为使系统具有较强的鲁棒性,需要在最小ro和最大占空比D的工况下设计输出电流控制器参数,此即CCC模式下光伏接口变换器鲁棒PI控制器参数的基本设计准则。 图5给出了光照、温度和负载变化时的光伏电池I-V特性曲线。图5中,upv、ipv分别为光伏电池输出端电压和电流。由图5(a)可以看出,相同温度下,随着光照变强或负载功率减小,相应工作点处切线变陡(输出电阻ro明显减小),但输入电压近似不变(即占空比D近似不变)。由图5(b)可以看出,相同光照和负载下,随着温度上升,输入电压明显减小,而相应工作点处的切线基本平行。显然,最强光照、最小负载和最高温度条件下,ro最小且占空比D达到最大。由设计准则可知,求取该工况下ro及占空比D的值并代入稳定条件,可以得到输出电流控制器参数选择范围。该方法虽然可以确保系统具有较强的鲁棒性,但是其需要实验测定ro和Upv,设计过程非常复杂。 图5 光伏电池输出I-V特性曲线
特别声明:北极星转载其他网站内容,出于传递更多信息而非盈利之目的,同时并不代表赞成其观点或证实其描述,内容仅供参考。版权归原作者所有,若有侵权,请联系我们删除。
凡来源注明北极星*网的内容为北极星原创,转载需获授权。
北极星储能网获悉,据合肥发布消息,近日,阳光电源股份有限公司年产25GWh新型储能装备制造项目一期三标段正式开工。阳光电源年产25GWh新型储能装备制造项目分两期建设,位于合肥高新区铭传路与创新大道交口西南角,总供地面积约409亩,规划建筑面积约28.1万平方米。本次开工项目为一期三标段,将新建6
5月6日,安庆市高新区源网荷储一体化(一期)2.25MW∣4.5MWh储能系统设备采购项目宣布终止,项目终止原因是“有效投标单位不足3家”。据悉,该项目新建2.25MW∣4.5MWh的储能系统(铅碳电池),整个储能系统由1个升压一体舱(舱内装设一台3300kVA干式变压器和2台容量为1500kW的PCS,其中1500kW的PCS降容
北极星储能网获悉,近日,中国电建电建新能源公司秦安县王铺镇50MW风电项目储能系统设备采购采购项目中标候选人公示发布,浙江青禾新能源有限公司以864万元预中标,折合单价0.864元/Wh。秦安县王铺镇50MW风电项目位于甘肃省天水市秦安县王铺镇,工程区属低中山地貌,境内省道S207及已有乡村道路连接,
北极星储能网获悉,5月6日,中国安能一局港北大圩风光互补光伏发电项目一期工程EPC总承包工程储能装置设备采购项目中标结果发布,国能信控互联技术有限公司以3390万元中标该项目,折合单价0.8475元/Wh。国能港北大圩风光互补光伏发电项目一期工程建设地点位于广西壮族自治区贵港市港北区大圩镇境内,场
北极星储能网获悉,5月6日,国能信控互联技术有限公司现货市场下多形式先进复合储能智能协同控制技术研究与实证示范(全钒液流、磷酸铁锂、钠电池储能)项目钠离子电池储能系统【二次挂网】中标公示发布,钠离子电池储能系统规模2.75MW/5MWh,溧阳中科海钠科技有限责任公司以1353.16万元中标该项目,综合
“双碳”目标的提出,为我国能源转型升级指明了方向,也为储能行业带来了巨大的发展机遇。进入2024年,多地将新型储能确定为重点发展产业。业界普遍预期,我国新型储能市场规模仍将保持快速增长。在储能行业快速发展的浪潮中,连接器作为储能系统的重要组成部分,也将进入发展快车道。泰科电子(以下简
北极星储能网获悉,5月6日,阿特斯披露投资者关系活动记录表显示,2024年,公司预计储能交付6.0-6.5吉瓦时,主要区域以海外市场为主。对于光储项目,组件和储能业务共用销售渠道,较之海外的储能系统集成商和国内绝大部分系统储能设备供应商和储能系统集成商相比,公司具有品牌、渠道、市场开发和交付
北极星储能网获悉,5月6日国家电投发布国家电投集团山东能源发展有限公司2024年第十四批招标国家电投集团高青100MW/200MWh储能示范项目储能系统设备采购招标公告。项目采购100MW/200MWh磷酸铁锂储能系统,业绩要求为投标人近3年内(自投标截止日起往前推算,以投运时间为准)具有至少1个100MW/200MWh及
北极星储能网获悉,据张家口新闻网消息,近日,海巢能源(阳原)产业基地储能产品于河北省张家口市阳原县下线。据悉,本次海巢能源产业基地储能产品年产能达1GWh,年销售额约为11亿元,实现利税5000万元。相关储能系统产品将会广泛应用在新能源发电侧储能、电网调频调峰储能、工商业侧储能、分布式微网
北极星储能网获悉,5月3日,宁德时代新能源科技股份有限公司取得一项名为“一种重力储能系统”,授权公告号CN220890419U,申请日期为2022年2月。专利摘要显示,一种重力储能系统。该重力储能系统包括:竖井(13)、多个重物(14)、储物区(15)和起重设备(12),起重设备(12)用于在储能工况下,利用电能依次
北极星储能网获悉,据张家港协鑫超能云动科技有限公司消息,5月4日,江苏地区百兆级规模的30套储能系统开始交付。该项目位于江苏苏北,采用协鑫超能云动自主研产的“鑫宇”系列3.72MWh液冷储能一体舱产品,可高效的支撑电力需求,实现电能的平滑调度和峰谷调节,不仅有助于提升电网的调节能力,还能在
北极星储能网讯,4月30日,《国家工业和信息化领域节能降碳技术装备推荐目录(2024年版)》公示,其中,工业绿色微电网技术部分共有7个新技术入选。1、技术名称:多能互补直流微电网及抽油机群控节能技术技术原理及简介:采用以柔直配电为核心的新型分布式智能电网,实现“源网荷”协调优化运行,提高
北极星储能网获悉,4月26日,全省首辆超级虚拟轨道列车(SRT3.0)在福建平潭开启运行测试,五一期间开跑!该列车代用了锂电池储能技术、氢燃料电池技术等多种新兴技术。据悉,SRT是中车株机公司打造的新一代城市公共交通捷运系统列车,列车身长32米、设计时速70公里,最大载客量300人,是普通公交车的4
北极星储能网获悉,日前,江苏省发展改革委、江苏省市场监管局发布了《江苏省(近)零碳产业园建设指南(暂行)》。文件指出,支持新型储能应用推广。鼓励在电网、电源及用户侧配置新型储能,促进新能源与新型储能协调发展,提升园区的新能源就地并网消纳能力,支持多元化新型储能技术应用推广。推进园
在储能新一轮淘汰赛的关键期,如何找到差异化竞争优势正成为企业生存的关键。今年以来,各大储能企业扎堆发布更大容量、更高能量密度、更长寿命的储能新品。市场主流的电芯容量已从去年280Ah迈向300Ah+,甚至向更大容量迭代。同样是20尺集装箱,储能系统容量从5MWh升级到5.5MWh、6.9MWh,以求更好性能
北极星储能网获悉,据深圳市奥图威尔科技有限公司消息,4月30日,奥图威尔智慧储能科技(湖北)有限公司智慧储能技术与生态装备制造产业园项目奠基仪式在中国义城当阳顺利举行。该项目位于湖北当阳,占地面积249亩,一期建筑面积49903.75平方米,预计2026年4月全部建成投产,届时可形成年产10000台套智
北极星储能网获悉,据双登集团消息,4月30日,大连化学物理研究所陈忠伟院士、研究员毛治宇博士和办公室主任史鑫一行莅临双登集团调研指导,双方召开洽谈会,就电力储能系统电池状态预估及预警技术开发进行了深入交流和探讨。双登集团将与大连化学物理研究所合作研究电池机理模型课题,利用AI及大数据
29日国家能源局新闻发布会消息,我国新型储能持续快速增长,新型储能试点示范初见成效。2024年《政府工作报告》中首次提出“发展新型储能”。国家能源局能源节约和科技装备司副司长边广琦介绍,国家能源局通过推动技术创新试点示范、强化新型储能调度运用等措施,促进新型储能多元化高质量发展。当前,
北极星储能网获悉,据中电电气消息,近日,中电电气储能系统多电压大功率试验平台变压器研制成功。此次储能技术领域的再上新是中电电气在新能源智造领域的又一重大突破!据悉,该储能系统多电压大功率试验平台变压器已经一次性通过第三方检测机构的严格试验并成功下线。该产品满足了不同储能系统对电压
工业园区是工业经济发展的重要载体。为促进广东云浮工业园区高质量发展,《云浮市工业园区高质量发展促进条例》将于今年5月1日施行。云浮市人民政府副市长梁东海4月29日表示,该《条例》是广东首部专门规范工业园区建设发展的地方性法规,将为工业园区发展加强法治保障。《云浮市工业园区高质量发展促
储能产业成为一场旷日持久的生存淘汰赛已是行业共识。随着竞争日趋白热化,已有不少储能企业因成本过高、技术迭代缓慢、业务布局不当等而掉队。优胜劣汰是商业竞争的常态,在产品革新的节奏、市场开发的力度、技术路线的选择等方面,跟上市场同时抢占市场,也将成为接下来筛选优质储能企业的标准。动储
北极星储能网获悉,4月29日,国家能源局举行新闻发布会,发布一季度能源形势和可再生能源并网运行情况,介绍新型储能发展和电网安全“三项行动”有关情况,并回答记者提问。[总台央视记者]国家能源局近期组织开展了新型储能试点示范工作,请问后续将如何发挥好试点示范项目的示范带动效应,促进各类技
北极星储能网获悉,5月6日,中国安能一局港北大圩风光互补光伏发电项目一期工程EPC总承包工程储能装置设备采购项目中标结果发布,国能信控互联技术有限公司以3390万元中标该项目,折合单价0.8475元/Wh。国能港北大圩风光互补光伏发电项目一期工程建设地点位于广西壮族自治区贵港市港北区大圩镇境内,场
近日,三峡能源盂县100兆瓦光伏+储能项目启动全容量并网发电,为三晋大地提供源源不断的绿色能量。该项目位于山西阳泉市盂县上社镇,占地面积3318亩,为山地光伏工程,采用分块发电,集中并网的模式。项目建设内容主要包括光伏区、35kV集电线路、220kV升压站工程,配套建设220kV外送线路工程。项目全面
4月27日,乌兹别克斯坦塔什干光储项目一期200兆瓦光伏工程首批首次并网发电成功。乌兹塔什干光储项目位于乌兹别克斯坦塔什干市东北郊区(塔什干新城规划区域内),由中国能建国际集团、浙江火电和安徽院组成的联营体共同实施,中国能建科技公司所属华东电力试研院负责调试。项目包含一期200兆瓦光伏,
北极星储能网获悉,4月29日,甘肃敦煌一光伏配套储能项目22.5MW/90MWh储能系统设备采购开标,最低报价约0.54元/Wh,打破了3月初的开标价格0.564元/Wh,成为当前储能行业最低报价。据悉,此次开标的项目是新能源配套储能项目,位于甘肃省敦煌市光电产业园区内。本次采购规模为储能系统设备22.5MW/90MWh
当淘汰赛开启,企业如何找到生存之道?光伏市场“高热”转“降温”,产业链上下承压。企业从“躺赚”到不得不“杀价”、“清库存”,当淘汰赛开启,应该如何应对?欧洲市场急转弯:从需求爆发到库存压力分应用场景看,光伏不仅应用在大型电站和工商业场景,也应用在个人和家庭场景,后者在投资和部署上
近日有消息称,某地供电公司发布光伏调压整改通知书,要求各光伏公司于5月1日前完成所有光伏越限台区电压调整,务必确保光伏反向输出电压不得高于235伏。这一消息侧面显示出,分布式光伏对储能的需求日益迫切!此前,曾有文章分析认为,大量分布式光伏接入配电网后,可能会带来一系列的问题。其一就是
4月27日,华润电力唐河县200MW光伏项目配套40MW(80MWh)储能系统EPC总承包工程招标中标候选人公示发布,第一中标候选人为威胜能源技术股份有限公司,投标报价66246021.82元,折合单价0.828元/Wh;第二中标候选人为许继电气股份有限公司,折合单价0.83元/Wh。项目位于河南省南阳市唐河县境内。招标内容和
4月25日,京能集团发布了浑源县100MW光伏发电10储能项目45MW工程EPC工程总承包招标文件招标公告,项目位于山东省大同市,本次招标其中的浑源县100MW光伏发电10储能项目45MW工程EPC工程总承包。浑源县100MW光伏发电10储能项目45MW工程EPC工程总承包招标文件招标公告项目所在地区:山西省大同市一、招标
北极星储能网获悉,据河北交投发布消息,4月25日,河北交投集团所属智能科技公司在河北承德围场满族蒙古族自治县举行了交投围场200MW光伏储能一体化项目升压站开工仪式。该项目位于围场满族蒙古族自治县,拟使用围场镇、四合永镇地块,用地面积517.8137公顷。项目光伏直流侧安装容量为200.1714MWp,安
刚刚过去的2023年,分布式光伏以近百吉瓦新增装机创下历史新高。与此同时,进一步提升光伏系统的可靠性和经济性,储能行业持续爆发,特别是随着各地峰谷价差进一步拉大,工商业储能已具备良好的经济性,装机量快速增长,工商业储能迈入发展元年。为了深入探讨并推动分布式光储行业的可持续健康发展,北
北极星储能网获悉,据文山发布消息,4月24日,位于云南丘北县曰者镇的小黑蚂光伏电站储能系统完成调试并网投产运行,这是文山州首个新能源储能系统。据了解,小黑蚂光伏电站升压站储能系统由6台3.44兆瓦时电池舱及电池管理系统、7台3.096兆瓦时电池舱及电池管理系统,7套3.45兆瓦时储能升压一体机变流
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
姓名: | |
性别: | |
出生日期: | |
邮箱: | |
所在地区: | |
行业类别: | |
工作经验: | |
学历: | |
公司名称: | |
任职岗位: |
我们将会第一时间为您推送相关内容!