基于滤波分配法的混合储能优化控制策略
发布时间：2022-01-26 23:01
混合储能系统的城轨列车采用基于阈值控制的电压电流双闭环控制策略时,制动阶段电压外环动态响应速度过慢,并且当列车功率需求减小时储能系统内部会出现能量循环。针对动态响应速度过慢的问题,提出电压外环以空载母线电压为参考的变增益比例控制策略,在列车制动阶段,以空载母线电压为参考值,根据母线电压与空载电压偏移量调整比例增益,抑制制动阶段电压外环超调过大;为抑制储能系统内部能量循环,提出带选择性的滤波分配控制策略,在列车功率需求减小时,使锂离子电池组直接跟踪系统输入功率,进而抑制储能系统内部能量循环,提高储能系统经济性。该文采用广州地铁四号线实际参数,搭建混合储能系统城轨列车仿真平台及实验平台,验证了所提控制策略有效性。结果表明,所提控制策略能有效解决母线电压超调量过大和储能系统内部能量循环问题。
【文章来源】：电工技术学报. 2020,35(19)北大核心EICSCD
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
阈值控制示意图Fig.3Schematicdiagramofthresholdcontrol
4016电工技术学报2020年10月图17传统控制策略实验波形Fig.17Experimentalwaveformsoftraditionalcontrolstrategy4.2改进控制策略实验及分析通过实验验证改进控制策略抑制母线电压Udc上升时超调过大以及解决混合储能系统内部功率循环的有效性，其母线电压实验波形和储能系统电流实验波形如图18所示。由图18a可见，母线电压最大值为64.05V，超调量为0.07%，较之传统控制策略，下降约90%，说明改进型控制策略对母线电压抑制效果更好。由图18b可见，改进型控制策略在城轨列车运行和电气回馈制动时，能有效避免储能元件之间的能量循环、降低内部损耗、增大整体系统经济性。图18改进型控制策略实验波形Fig.18Experimentalwaveformsofimprovedcontrolstrategy5结论本文针对混合储能城轨交通供电系统采用基于阈值控制的电压电流双闭环和滤波分配法控制策略时，在城轨列车制动暂态过程存在超调过大、惰行及制动过程存在储能元件之间能量循环问题，提出变增益控制策略和改进型功率分配控制策略，并搭建整体控制仿真模型和实验平台，验证所提控制策略对抑制母线电压、降低系统内部能量循环的可行性与有效性。仿真和实验结果表明，本文提出的变增益控制策略和改进型功率分配策略具有如下优势：1）较之传统基于阈值控制的双闭环控制策略，变增益控制加快电压外环比例环节动作时间，使其比传统控制策略提前4s消除超调，且母线电压超调量下降约90%，提高了系统动态响应能力，使混合储能系统对母线电压上升有更强的限制能力。2）改进型滤波分配策略解决了传统滤波分配法无法对系统需求功率的判断、选择问题，有效避免?
4016电工技术学报2020年10月图17传统控制策略实验波形Fig.17Experimentalwaveformsoftraditionalcontrolstrategy4.2改进控制策略实验及分析通过实验验证改进控制策略抑制母线电压Udc上升时超调过大以及解决混合储能系统内部功率循环的有效性，其母线电压实验波形和储能系统电流实验波形如图18所示。由图18a可见，母线电压最大值为64.05V，超调量为0.07%，较之传统控制策略，下降约90%，说明改进型控制策略对母线电压抑制效果更好。由图18b可见，改进型控制策略在城轨列车运行和电气回馈制动时，能有效避免储能元件之间的能量循环、降低内部损耗、增大整体系统经济性。图18改进型控制策略实验波形Fig.18Experimentalwaveformsofimprovedcontrolstrategy5结论本文针对混合储能城轨交通供电系统采用基于阈值控制的电压电流双闭环和滤波分配法控制策略时，在城轨列车制动暂态过程存在超调过大、惰行及制动过程存在储能元件之间能量循环问题，提出变增益控制策略和改进型功率分配控制策略，并搭建整体控制仿真模型和实验平台，验证所提控制策略对抑制母线电压、降低系统内部能量循环的可行性与有效性。仿真和实验结果表明，本文提出的变增益控制策略和改进型功率分配策略具有如下优势：1）较之传统基于阈值控制的双闭环控制策略，变增益控制加快电压外环比例环节动作时间，使其比传统控制策略提前4s消除超调，且母线电压超调量下降约90%，提高了系统动态响应能力，使混合储能系统对母线电压上升有更强的限制能力。2）改进型滤波分配策略解决了传统滤波分配法无法对系统需求功率的判断、选择问题，有效避免?
【参考文献】：
期刊论文
[1]有轨电车混合动力系统能量交互型管理策略与容量配置协同优化研究[J]. 王玙,杨中平,李峰,安星锟,林飞. 电工技术学报. 2019(08)
[2]有轨电车车载混合储能系统动态比例分配策略[J]. 王玙,杨中平,林飞,李峰,安星锟. 电工技术学报. 2019(S1)
[3]采用二阶滤波的混合储能系统实时功率分配方法[J]. 李学斌,刘建伟. 电网技术. 2019(05)
[4]基于超级电容蓄能的永磁同步海上风电低电压穿越研究[J]. 刘诗涵,周羽生,许振华,陈辉,刘超智,周顺. 电力系统保护与控制. 2018(05)
[5]基于加速时间预测的现代有轨电车储能系统能量管理与容量配置优化研究[J]. 诸斐琴,杨中平,林飞,夏欢. 电工技术学报. 2017(23)
[6]基于列车运行状态的城轨超级电容储能装置控制策略[J]. 夏欢,杨中平,杨志鸿,林飞,李旭阳. 电工技术学报. 2017(21)
[7]一种基于模糊控制的改进主动式孤岛检测法[J]. 房俊龙,孙春茹,于国航,刘爽. 电气传动. 2017(05)
[8]基于Z源变换器的电动汽车超级电容-电池混合储能系统[J]. 胡斯登,梁梓鹏,范栋琦,周晶,何湘宁. 电工技术学报. 2017(08)
[9]基于动态阈值调节的城轨交通超级电容储能系统控制策略研究[J]. 赵亚杰,夏欢,王俊兴,杨中平,林飞. 电工技术学报. 2015(14)
[10]蓄电池与超级电容混合储能系统的控制策略[J]. 张纯江,董杰,刘君,贲冰. 电工技术学报. 2014(04)
硕士论文
[1]混合储能系统的控制策略的研究[D]. 洪涛.合肥工业大学 2016
[2]城市轨道交通地面型超级电容储能系统关键技术的研究[D]. 邓文豪.中国铁道科学研究院 2010
本文编号：3611280
【文章来源】：电工技术学报. 2020,35(19)北大核心EICSCD
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
阈值控制示意图Fig.3Schematicdiagramofthresholdcontrol
4016电工技术学报2020年10月图17传统控制策略实验波形Fig.17Experimentalwaveformsoftraditionalcontrolstrategy4.2改进控制策略实验及分析通过实验验证改进控制策略抑制母线电压Udc上升时超调过大以及解决混合储能系统内部功率循环的有效性，其母线电压实验波形和储能系统电流实验波形如图18所示。由图18a可见，母线电压最大值为64.05V，超调量为0.07%，较之传统控制策略，下降约90%，说明改进型控制策略对母线电压抑制效果更好。由图18b可见，改进型控制策略在城轨列车运行和电气回馈制动时，能有效避免储能元件之间的能量循环、降低内部损耗、增大整体系统经济性。图18改进型控制策略实验波形Fig.18Experimentalwaveformsofimprovedcontrolstrategy5结论本文针对混合储能城轨交通供电系统采用基于阈值控制的电压电流双闭环和滤波分配法控制策略时，在城轨列车制动暂态过程存在超调过大、惰行及制动过程存在储能元件之间能量循环问题，提出变增益控制策略和改进型功率分配控制策略，并搭建整体控制仿真模型和实验平台，验证所提控制策略对抑制母线电压、降低系统内部能量循环的可行性与有效性。仿真和实验结果表明，本文提出的变增益控制策略和改进型功率分配策略具有如下优势：1）较之传统基于阈值控制的双闭环控制策略，变增益控制加快电压外环比例环节动作时间，使其比传统控制策略提前4s消除超调，且母线电压超调量下降约90%，提高了系统动态响应能力，使混合储能系统对母线电压上升有更强的限制能力。2）改进型滤波分配策略解决了传统滤波分配法无法对系统需求功率的判断、选择问题，有效避免?
4016电工技术学报2020年10月图17传统控制策略实验波形Fig.17Experimentalwaveformsoftraditionalcontrolstrategy4.2改进控制策略实验及分析通过实验验证改进控制策略抑制母线电压Udc上升时超调过大以及解决混合储能系统内部功率循环的有效性，其母线电压实验波形和储能系统电流实验波形如图18所示。由图18a可见，母线电压最大值为64.05V，超调量为0.07%，较之传统控制策略，下降约90%，说明改进型控制策略对母线电压抑制效果更好。由图18b可见，改进型控制策略在城轨列车运行和电气回馈制动时，能有效避免储能元件之间的能量循环、降低内部损耗、增大整体系统经济性。图18改进型控制策略实验波形Fig.18Experimentalwaveformsofimprovedcontrolstrategy5结论本文针对混合储能城轨交通供电系统采用基于阈值控制的电压电流双闭环和滤波分配法控制策略时，在城轨列车制动暂态过程存在超调过大、惰行及制动过程存在储能元件之间能量循环问题，提出变增益控制策略和改进型功率分配控制策略，并搭建整体控制仿真模型和实验平台，验证所提控制策略对抑制母线电压、降低系统内部能量循环的可行性与有效性。仿真和实验结果表明，本文提出的变增益控制策略和改进型功率分配策略具有如下优势：1）较之传统基于阈值控制的双闭环控制策略，变增益控制加快电压外环比例环节动作时间，使其比传统控制策略提前4s消除超调，且母线电压超调量下降约90%，提高了系统动态响应能力，使混合储能系统对母线电压上升有更强的限制能力。2）改进型滤波分配策略解决了传统滤波分配法无法对系统需求功率的判断、选择问题，有效避免?
【参考文献】：
期刊论文
[1]有轨电车混合动力系统能量交互型管理策略与容量配置协同优化研究[J]. 王玙,杨中平,李峰,安星锟,林飞. 电工技术学报. 2019(08)
[2]有轨电车车载混合储能系统动态比例分配策略[J]. 王玙,杨中平,林飞,李峰,安星锟. 电工技术学报. 2019(S1)
[3]采用二阶滤波的混合储能系统实时功率分配方法[J]. 李学斌,刘建伟. 电网技术. 2019(05)
[4]基于超级电容蓄能的永磁同步海上风电低电压穿越研究[J]. 刘诗涵,周羽生,许振华,陈辉,刘超智,周顺. 电力系统保护与控制. 2018(05)
[5]基于加速时间预测的现代有轨电车储能系统能量管理与容量配置优化研究[J]. 诸斐琴,杨中平,林飞,夏欢. 电工技术学报. 2017(23)
[6]基于列车运行状态的城轨超级电容储能装置控制策略[J]. 夏欢,杨中平,杨志鸿,林飞,李旭阳. 电工技术学报. 2017(21)
[7]一种基于模糊控制的改进主动式孤岛检测法[J]. 房俊龙,孙春茹,于国航,刘爽. 电气传动. 2017(05)
[8]基于Z源变换器的电动汽车超级电容-电池混合储能系统[J]. 胡斯登,梁梓鹏,范栋琦,周晶,何湘宁. 电工技术学报. 2017(08)
[9]基于动态阈值调节的城轨交通超级电容储能系统控制策略研究[J]. 赵亚杰,夏欢,王俊兴,杨中平,林飞. 电工技术学报. 2015(14)
[10]蓄电池与超级电容混合储能系统的控制策略[J]. 张纯江,董杰,刘君,贲冰. 电工技术学报. 2014(04)
硕士论文
[1]混合储能系统的控制策略的研究[D]. 洪涛.合肥工业大学 2016
[2]城市轨道交通地面型超级电容储能系统关键技术的研究[D]. 邓文豪.中国铁道科学研究院 2010
本文编号：3611280
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