双向变流系统

双向变流系统（精选四篇）

双向变流系统 篇1

1 电动汽车充放电装置的拓扑结构

1.1 充电装置

考虑到成本上的优势和安全性需要,目前电动汽车充电装置拓扑结构使用最广泛的是不可控整流+全桥可控变换方式,拓扑结构由前级三相不控整流加后级DC/DC变换(高频隔离)的两级变换组成,如图1所示。

该拓扑结构通过DC/DC环节的高频变压器实现了与电网的电气隔离,提高了电网的安全性,但由于前级采用三相不可控整流方式,只能实现能量由电网向电动汽车蓄电池的单向流动,而无法将蓄电池电能回馈至电网。采用该拓扑结构还会引起网侧电流波形畸变严重、功率因数低、谐波污染严重等问题,一般需增加有源滤波装置对谐波进行集中治理,以改善电能质量,减小设备对电网的影响。

1.2 充放电装置

伴随着电网和电动汽车互动的车辆到电网(V2G)技术[2,3,4]的兴起,电动汽车作为移动储能单元已成为智能电网的重要组成部分,而充放电装置则是电网与电动汽车能量交互的接口。

本文在现有充电装置的基础上,提出了一种新型双向充放电装置,其拓扑结构是在传统充电装置的脉冲宽度调制(PWM)单级变流系统加入了DC/DC环节,由AC/DC双向变流和DC/DC双向变流的两级变换结构组成(见图2)。

AC/DC双向充放电结构可运行于4种模式,如图3所示。

模式1:绝缘栅双极型晶体管T1、T3、T6开关导通,电网可通过电感L1和电阻R1与电容C1、C2进行双向充放电,如图3(a)所示。

模式2:绝缘栅双极型晶体管T2、T4、T5开关导通,电网可通过电感L1和电阻R1与电容C1、C2进行双向充放电,同理于模式1,如图3(b)所示。

模式3:绝缘栅双极型晶体管T3、T4、T6开关导通,电网与电容C2进行充电或放电,如图3(c)所示。

模式4:绝缘栅双极型晶体管T2、T3、T4开关导通,电网与电容C1进行充电或放电,如图3(d)所示。

DC/DC双向充放电结构可运行于Buck和Boost这2种运行模式,如图4所示。Buck模式为电网向蓄电池充电时,DC/DC运行于Buck模式,如图4(a)所示;Boost模式为蓄电池将能量回馈给电网时,DC/DC运行于Boost模式,如图4(b)所示。

2 电动汽车双向变流系统的控制过程

本文采用了基于dq变换的空间矢量脉冲宽度调制(SVPWM)双闭环控制的AC/DC双向变流系统,采用了电流滞环跟踪PWM技术控制的DC/DC双向变流系统。下面对这两个双向变流系统的控制过程进行分析。

2.1 基于dq变换的SVPWM双闭环控制

在三相坐标系下,由于时变交流量之间相互耦合,不利于控制系统的设计,故将(a,b,c)三相坐标系变换成与电网基波频率同步的(d,q)旋转坐标系。对时变的交流量的控制就转化为对相应直流量的控制,有利于有功功率和无功功率的独立控制。

由于SVPWM[6]的直流电压利用率高,故对AC/DC双向变流系统可构建基于dq坐标的电压外环、电流内环SVPWM控制的流程图。电压外环控制可以稳定直流侧电压,按照电压外环输出的电流指令信号对电流进行电流内环控制,再利用SVPWM控制生成的波形,产生一个触发IGBT导通的脉冲,整个AC/DC双向变流系统的控制框图如图5所示。

AC/DC双向变流系统的具体控制过程如下。

1) 首先将三相交流电源的电压ua、ub、uc,以及电流ia、ib、ic分别进行dq变换,得到ud、uq,id、iq。

2) 在电网向电动汽车蓄电池充电时,蓄电池侧的输出电压Udc为控制量,将蓄电池输出值Udc与目标值U*dc进行比较,通过功率-电流(PI)调节器,电压调节器的输出值作为交流侧电流有功分量的给定值i*d,与解耦后的id进行比较,再通过PI调节器。为了使PWM整流器处于单位功率因数整流或逆变状态,将交流侧电流无功分量的给定值i*q设为0,将i*d、i*q分别与id、iq进行比较,通过各自的PI调节器。若采用正弦脉冲宽度调制(SPWM)方式,则再通过dq/adc的坐标变换后,进行SPWM,输出脉冲宽度调制(PWM)控制信号,实现对PWM整流器的控制;若采用SVPWM方式,则再通过dq/αβ的坐标变换后,进行SVPWM,输出PWM控制信号,实现对PWM整流器的控制。本文采用SVPWM,由于SVPWM调制模块已很成熟,此处不再赘述。

3) 同理,电动汽车蓄电池将能量回馈给电网时,电网侧电流为控制量,双闭环控制原理与充电时相同。

2.2 电流滞环控制

为确保电动汽车蓄电池组的安全,延长其寿命,一般蓄电池充电采用二阶段模式。在充电过程中,系统不断检测蓄电池组端电压,当蓄电池组端电压比较低时(低于恒压值),系统工作在恒流模式;当蓄电池组端电压达到额定电压后,系统由恒流充电模式自动转为恒压模式;当电流衰减到预定值时,充电结束。DC/DC双向变流系统框图如图6所示。

恒流阶段采用平均电流模式控制,充放电给定电流I*L与检测开关周期内电感L的平均电流IL相比较,差值信号经PI调节器校正后送入PWM控制器,生成的PWM占空比信号经驱动电路控制IGBT的导通关断,使充放电电流的实际值跟踪给定期望值,从而达到恒流运行。

恒压模式采用基本电压控制方法,当蓄电池电压高于设定值时,立即从恒流控制转为恒压控制,通过给定电压U*0(其值等于蓄电池组额定电压)与蓄电池侧母线电压U0比较,误差信号经PI调节器生成PWM控制信号。

DC/DC双向变流系统的电流控制环可以对充/放电状态下的蓄电池电流进行调节。而要实现DC/DC双向变流的功能,提供稳定的直流母线电压,使电网侧的AC/DC双向变流系统保持正常的四象限运行状态,在蓄电池电流内环控制的基础上,还需进行电压外环控制。同时,采用比例控制器的电流内环在跟踪给定蓄电池参考电流时会产生静差,这一误差也将在外环控制予以校正。

3 试验结果

为验证双向变流系统主电路及其控制策略的合理性,对其进行仿真研究。在Matlab 7.0中搭建PWM整流器仿真模型。三相输入交流线电压220 V,交流侧电感为0.75 mH,交流侧电容为50 μF,直流侧电容为2 mF,三角载波频率为10 kHz。仿真试验结果如图7所示。

由图7可知,双向变流系统充放电电流波形平滑,畸变较小趋近于正弦波,可见电流谐波含量小,充放电装置功率因数近似为1。

如在t=0.2 s时刻令蓄电池输出50 A电流,在t=0.35 s时刻蓄电池由50 A恒流放电转为50 A恒流充电,则DC/DC控制下的蓄电池电流响应曲线如图8所示。在图8中,折线为蓄电池期望充放电电流值,波形为蓄电池仿真充放电电流值。

由图8可知,蓄电池充放电电流的仿真结果与期望电流值接近,充放电电流很好地跟踪了给定值,能实现恒流运行。

4 结语

本文研究的AC/DC和DC/DC两级双向变流系统结构,采用基于dq变换的SVPWM双闭环控制AC/DC双向变流系统和电流滞环控制DC/DC双向变流系统,设备投入上海漕溪电动汽车充放电站运行,实现了电网和电动汽车蓄电池之间的双向充放电,电流畸变小。通过Matlab7.0仿真试验,证明充放电装置的电路参数和控制策略的合理和有效性。

参考文献

[1]W.Kramer,S.Chakraborty,B.Kroposki,et al.“Advanced Power Electronic Interfaces for Distribu-ted Energy Systems”[R].NREL Report No.TP-581-42672.

[2]Kempton W,Tomic J,Letendre S,et al.Vehicle-to-grid power:battery,hybrid,and fuel cell vehi-cles as resources for distributed electric power incalifornia[R].Davis,CA:Institute of Transporta-tion Studies Report,2001.

[3]Kempton W,Tomic J.Vehicle-to-grid power fun-damentals:Calculating capacity and net revenue[J].Journal of Power Sources,vol.144,no.1,pp.268 279,June 2005.

[4]Kempton W,Tomic J.Vehicle-to-grid power imple-mentation:From stabilizing the grid to supportinglarge-scale renewable energy[J].Journal of PowerSources,vol.144,no.1,pp.280 294,June 2005.

[5]杜成刚,张华,李瑾,等.电动汽车入网技术在智能电网中的应用[J].华东电力,2010,38(4):557-560.

双向图传通信系统解决方案 篇2

指挥中心—通信车：车载移动通信系统，从指挥中心到通信车辆之间提供传输通道，提供双向视频、语音、数据、VOIP等业务，同时支持点对多点的网状组网络实现。

图3-1 “地—车”通信系统

通信车—通信车：车载联动通信系统，从通信车辆到通信车辆之间提供传输通道，提供双向视频、语音、数据、VOIP等业务，同时支持点对多点的网状组网络实现。

图3-2 “车—车”通信系统

通信车—单兵：单兵作战通信系统，从通信车辆到作战单兵之间提供传输通道，提供双向视频、语音、数据、VOIP等业务，同时支持点对多点的网状组网络实现，

图3-3 “兵—车”通信系统

单兵—单兵：单兵联动作战通信系统，从作战单兵之间提供传输通道，提供双向视频、语音、数据、VOIP等业务，同时支持点对多点的网状组网络实现。

图3-4 “兵—兵”通信系统

指挥中心—通信车—单兵：组合移动通信系统，除了提供分级通信控制模式外，同时提供终端中继功能，即车与车之间可以直接通信，其中距离中心近的车辆可为距离远的车辆提供中继功能，单兵也有相似功能，提供双向视频、语音、数据、VOIP等业务。

由指挥中心、通信车、作战单兵组成通信网络，提供无线数据传输通道，提供双向视频、语音、数据、VOIP等业务。同时支持多点对多点的网状组网模式，提供终端中继功能，具备非常良好的实际应用效果.

双向变流系统 篇3

【关键词】铁路行车组织；安全；双向闭环系统；可靠性

1、前言

长期以来，我国的交通运输行业都把安全运营视为交通运输工作的首要目标，特别是对铁路运输而言，安全运营是铁路运输行业区别于公路运输、水路运输、航空运输以及管道运输行业的主要竞争手段。当前，我国的铁路运输行业较为特殊，铁路肩负着大规模货物运输和节假日旅客运输的任务。在如此艰巨的任务下，铁路的安全运营直接关系到我国经济的快速发展，也关系到广大人民群众的人身安全，因此，铁路运输部门必须要将铁路行车组织安全放在铁路运营安全工作的重要位置，提高铁路运输部门工作的可靠性。

2、铁路行车组织安全双向闭环系统的相关概述

2.1铁路行车组织双向闭环系统的概念

传统的铁路行车安全控制系统主要以单闭环系统为主，其安全性与可靠性会随着安全控制系统串联环节的增加而降低[1]。安全控制系统的每一个串联环节均会变成一个行车故障点，若串联环节增多，则安全控制系统的可靠性便会降低，并且，只要串联环节的任一个部位出现问题，如行车人员不能及时发现就会引发铁路行车事故。对传统的单闭环系统而言，系统本身只允许存在一种反馈机制，当这种单一的反馈机制出现问题，就意味着这个闭环控制系统无法操控。

新型的铁路行车安全控制系统是双向闭环系统，其主要利用正反两个闭环系统对系统进行安全管理，极大增强了系统运行的安全性。当其中一个闭环系统存在问题时，另一个闭环系统可以检测出来，并及时发出警报，有效控制事故的发生。

2.2铁路行车组织双向闭环系统的工作原理

铁路行车组织双向闭环系统中，正向闭环会从正向发出，以铁路行车作业流程的角度对行车安全进行管理，主要的工作原理是：方向闭环系统会参考过去事故发生的情况，分析事故并提炼出重要环节与关键点，并对其进行监测。若双向闭环系统监测到事故状态就会立刻发出警报，使工作人员及时发现问题，将不安全因素控制在初始状态，防止事故发生[2]。

3、铁路行车组织安全双向闭环系统的可靠性分析

3.1影响铁路行车人员作业可靠性的原因

影响铁路行车人员作业可靠性的因素主要包括四个方面。首先，行车人员疲劳程度会影响铁路行车可靠性。疲劳主要是指人在经过长时间的工作或学习后，身体各项机能开始下降，出现注意力不集中的情况[3]。疲劳也可分为生理疲劳及心理疲劳。行车人员在长时间的铁路行车过程中易出现疲劳，进而导致铁路行车事故的发生。

其次，行车人员的工作时间会影响铁路行车的可靠性。由于铁路运输是二十四小时不间断运营的，因此对于铁路行车人员而言，常常需要二十四小时不间断工作。目前，我国铁路主要实行三班倒工作制，行车人员分早、中、晚三个班次轮班工作。在上夜班时，行车人员会受到人的生理作息规律影响，在夜间出现疲劳、注意力不集中等情况，甚至会影响铁路运营安全。

再者，行车人员所处的工作环境会影响铁路行车的可靠性。铁路行车工作环境包括照明条件、车厢温度、列车运行声音、车厢振动、车厢湿度等方面。在铁路行车过程中，拥有一个良好的工作环境会让行车人员感到舒适，从而能最大程度的发挥行车人员的工作积极性，铁路行车的可靠性便会明显提高。若铁路行车工作环境恶劣，则会让行车人员感到不适，削减行车人员的工作积极性，进一步导致列车事故的发生[4]。

最后，行车人员的社会心理会影响铁路行车的可靠性。社会心理主要是影响人的社会因素，包括人际关系、亲友关系、夫妻关系和家庭幸福程度等方面。在铁路行车过程中，若行车人员拥有一个良好的社会心理，就能保持工作时心情愉悦，没有任何精神压力的干扰。若行车人员在工作是受到较大的社会心理压力，则会使行车人员的心情低落，丧失工作动力，从而使行车人员在工作时注意力不集中，不仅会降低铁路行车工作效率，还有可能导致列车事故的发生。

3.2铁路行车组织安全双向闭环系统对人的可靠性分析

在现代化工业发展过程中，无论是操作系统还是操作装置的设计、管理等技术都需要人的参与，即使是在人工智能化高度发展的时代，仍然离不开人的参与。据最新的调查显示，由人的失误造成的工业设备发生事故的概率占到九成以上，因人的失误导致的工业系统运行不畅，会造成系统罢工，进而影响工作效率，严重的甚至会造成工业事故。因此，本文主要从铁路行车组织安全双向闭环系统对人的可靠性检测进行分析[5]。

3.2.1传统的闭环系统对人的可靠性分析

本文通过对铁路行车事故进行调查，根据已有的数据进行分析，将行车人员操作失误的概率设定为7.2×10-4，在值班人员及时发现信号员错误开放进路后及时纠正的情况，以及在列车存在安全隐患时值班人员及时发现列车安全隐患的情况下，本文将值班人员及其助理因事故发生出现紧张算入人的失误概率中，因此提高了绩效形成因子数值，将其设定为5。修正值是3.6×10-3。值班人员与信号员的相依程度中等，根据公式得出人员失误概率为5.252×10-4；值班人员、助理值班员和信号员的相依程度高，人员失误率为2.642×10-4，值班人员、助理值班员和信号员整体的人员失误率总和是3.864×10-3。

3.2.2安全双向闭环系统对人的可靠性分析

为了更方便的将传统的闭环系统与安全双向闭环系统进行对比分析，本文将采用上文的数据计算双向闭环系统的可靠性，将行车人员操作失误的概率设定为7.2×10-4，在值班人员及时发现信号员错误开放进路后及时纠正的情况，以及在列车存在安全隐患时值班人员及时发现列车安全隐患的情况下，本文将值班人员因事故发生出现紧张现象算入人的失误概率中，因此提高了绩效形成因子数值，将其设定为5。修正值是3.6×10-3。

本文将双向闭环系统的正、反向失误率设定为10-2，则双向闭环系统的人员失误概率为3.6×10-7；值班人员与信号员的相依程度中等，根据公式得出人员失误概率为5.252×10-4；值班人员、助理值班员和信号员的相依程度高，人员失误率为2.642×10-11，双向闭环系统与值班人员、助理值班员、信号员的整体失误率总和是3.6×10-7。

通过对比传统闭环系统与安全双向闭环系统的失误率后，得知传统闭环系统的失误率大于安全双向闭环系统，因此安全双向闭合系统的可靠性更高。

4、结束语

综上所述，人的可靠性因素直接影响铁路行车组织的安全，而人的可靠性往往受到疲劳程度、工作时间、工作环境和社会心理等因素的制约，因此，在分析铁路行车组织的可靠性时，需要对铁路行车组织人员的可靠性进行分析。通过对传统的闭环系统的失误率和安全双向闭环系统的失误率进行分析，进一步了解了铁路行车组织安全双向闭环系统在确保铁路运营安全方面的重要性。

参考文献

[1]杜彦华，吴秀丽，钱程，刘春煌.基于科学工作流的铁路行车安全评价系统研究[J].铁道学报，2012，06（12）：152-153.

[2]侯彬，卢祯.信息技术在铁路行车安全中的应用[J].铁路计算机应用，2010，13（06）：341-342.

[3]牟海波，俞建宁.基于故障Petri网的车务段接发列车事故建模分析[J].铁道运营技术，2010，09（01）：140-141.

[4]康熊.高速动车组列车牵引仿真计算技术研究[J].中国工程科学，2011，08（01）：65-66.

双向变流系统 篇4

微电网可分为交流和直流两类[1,2],目前主要以交流形式存在[3],但考虑到微电网中可能存在的大量直流分布电源以及日益增加的直流负荷,单一的交流电源供电方式不仅会提高系统成本、增加损耗、还会不可避免地带来严重的谐波问题[4,5]。根据分布式电源及用户负荷特点,采用交、直流混合的灵活供电运行模式,可以降低投入成本及损耗,达到充分利用分布式能源的目的[6]。在交直流混合微电网中,双向AC/DC变流器控制着直流母线和交流母线间的功率流动,对系统的电压稳定及电能质量的提高发挥着重要作用[7]。双向AC/DC变流器可根据实际需要,工作在整流和逆变模式,在交直流微电网功率流动中担任着重要的支撑和协调角色[8]。目前关于交直流混合微电网中双向AC/DC变流器的控制文献尚少,其控制策略主要可以分为两类:间接电流控制和直接电流控制。直接电流控制以其快速的电流响应和鲁棒性受到学术界的关注[9]。其中文献[7]提出了一种交直流微电网的协调控制策略,文献[10]提出了一种定电压控制法,文献[11]则介绍了一种电压频率控制方法。这些方法均能够有效维持母线电压稳定,但由于间歇性电源的存在,直流微电网输出功率并不稳定,不仅不利于与之相连的大电网稳定运行且直流母线电压过于依赖双向变流器[9,12]。为了使得并网功率能够统一控制且减小直流侧电压对双向变流器的依赖,本文基于直接电流控制的思想,提出了一种新的AC/DC双向功率变流器控制策略。在微电网并网运行时,该算法能够有效实现直流微电网电压及有功控制,在孤岛运行时,该算法能够协调控制交直流微电网间的电压平衡,使其互为支撑。

1 交直流混合微电网与双向变流器

交直流混合微电网主要由交、直流母线、双向变流器、储能装置、交直流负荷及分布式电源构成[12,13]。图1是交直流混合微电网的拓扑结构图。

联网模式时电能可以通过大电网公共接入点(PCC)和双向变流器进入直流微电网并给蓄电池充电,反之可将多余的能量经双向变流器回馈给大电网。孤岛运行时能量以双向变流器为桥梁在交直流母线间流动,以提高微电网稳定性。

图2是AC/DC双向功率变流器的拓扑结构图。其中L为交流侧滤波电感,C为交流侧滤波电容,ui和ii为交流侧输出电压和电流,udc和idc为直流侧电压和电流,ei和iLi分别为交流母线电压及电流,i0为流入直流母线的电流,另设ei*和u*dc分别为交流母线和直流母线的额定电压。假定三相交流电压对称,则定义开关函数为

根据功率的流向,双向AC/DC变换器的工作模式可分为两种:整流模式和逆变模式。为了方便控制系统的设计,常采用Park变换,将三相静止坐标系中的交流量转换到同步旋转d-q坐标系下。

整流模式:交流电能经变流器整流后,通过直流侧滤波电容Cf馈入直流母线。以交流侧电感电流ii和直流侧电压udc为状态变量,可得方程[12]

由式(2)可得整流模式下双向变流器控制原理图如图3。

逆变模式:直流电能经空间矢量脉宽调制(SVPWM)后转变为交流电,再通过LC滤波器滤除高次谐波后,接入交流母线。以交流侧电容电压ei和电感电流ii为状态变量,可得方程为[14]

由式(3)可得逆变模式下双向变流器数学模型如图4。

微电源并入直流母线不需要对电压的相位和频率进行调整[5],因此混合微电网在实现负荷优化配置的同时也减小了无功功率引起的线路损耗。

2 AC/DC双向功率变流器控制系统设计

AC/DC双向变换器的控制目标是使能量实现双向流动,假设三相电路对称,在同步旋转d-q坐标系下,功率的计算可采用式(4)[15]。

取d轴为交流侧电压矢量合成方向则eq=0,因而功率计算式可简化为P=1.5edid,Q=-1.5ediq。

2.1 联网运行模式

联网运行时分布式电源必须能够根据电网的要求输出相应的有功功率,在传统的策略中,由于功率型直流微电源最大功率输出,采用恒电压控制的双向变流器使得直流微电网的输出功率不可控,不利于并网且直流母线电压的平衡完全依赖于双向变流器,降低了系统稳定性。针对上述问题,本文提出了一种定电压有功功率传输控制策略。直流微电源采用恒电压控制,交流微电源采用恒功率(PQ)控制,双向变流器向电网传输额定功率。当蓄电池储能充足时,直流微网相当于一个功率可控的分布式电源,反之将其视为负荷。由于联网运行时双向变流器交流侧电压ei及频率f与大电网保持一致,变流器直流侧电压udc与id成比例,有功功率与id相关,因此可以通过电流来控制有功功率的流动。日过忽略开关电源的损耗,变流器两侧瞬时功率恒等,即

双向变流器在稳定直流母线电压的同时提供可控的有功功率输出,其状态方程为

式中变流器传输的有功功率用电流注入量ip表示,则直轴参考电流id*可用式(7)表示。图5为本文提出的并网模式控制框图,其中Pref为直流侧输出的额定有功功率,iq*为交轴参考电流。由式(7)可得直流侧电压传递函数Gdc(s),其中KP,KI为比例系数。

本文采用的控制策略在联网运行时分两种情况:uiei。当udc0时,可得ui>ei,功率由直流侧流向大电网。

2.2 孤岛运行模式

当微电网处于孤岛运行时,本文以交直流母线电压差值为外环,控制交直流微电网间的有功功率平衡。交流微电源采用vf控制,以维持交流母线上电压和频率的稳定,直流微电源采用恒电压控制。孤岛控制策略可分为三种情况:以交流微网为参考对象,当ei

依据旋转坐标系下三相电压型PWM整流的数学模型和PI控制思想,可将电压外环设计为

其中,直轴参考电压id*=i*d_ac-i*d_dc,当id*=0时,交直流母线间没有功率流动。图6(a)为本文提出的孤岛运行模式下的控制框图,由于孤岛模式失去了大电网的频率和电压支持,需由下垂特性给出交直轴电压参考值。其控制框图如图6(b)所示。

3 系统仿真

将图1所示的微电网,等效为含有微电源的简化模型。其中光伏额定功率PPV_ref=10 kW,永磁同步电机额定电压VDG_ref=380 V,容量SDG=10 kVA,风力发电机额定功率PWG_ref=5 kW,蓄电池容量为3.6 kWh,线路电阻R=0.64Ω/km,电抗X=0.08Ω/km。为了验证所设计的控制策略及参数选择的正确性及有效性,本文分别从并网模式和孤岛模式给出仿真结果并对其进行分析。图2中交流侧滤波电感L=5 mH,电容C=60μF,直流侧电容Cf=1 700μF。交流母线额定相电压幅值ie*=311 V,直流母线额定电压u*dc=380 V。当微电网运行于并网模式时,变流器根据直流母线的电压偏移决定功率的流动。仿真分别对udc

图7(a)和7(b)中的电流在0.1 s前流入微电网,方向为正,变流器工作于整流状态。0.1~0.2 s时由于没有功率流动电流趋近于0。0.2~0.3 s时,直流微电网输出有功功率,变流器工作于逆变状态,电流方向由直流侧流向交流侧方向为负。

为了进一步说明新方法的有效性,本文将其与恒电压控制法做了对比仿真。在联网模式下,采用恒电压控制的双向变流器,其输出功率等于直流微电网的过剩功率,输出受分布式电源及负载变化的影响。如图8(a)所示,0.1 s前由于直流母线电压较低,功率流向直流微电网,两种方法波形大致相同。0.1 s后负荷被切除,新方法可以有效控制有功功率在0到最大值之间任意输出,即0.1~0.2 s时输出为0,0.2~0.3 s时输出最大化。然而如图8所示,恒电压控制法除给蓄电池充电外,其余功率全部输出,不受双向变流器控制。仿真结果表明新方法在联网模式时能够有效控制功率的流动。

微电网在孤岛运行时失去了大电网的频率和电压支撑,需要通过其他方式实现母线电压和频率稳定,双向变流器起着协调电压稳定的作用。控制器通过检测外环交、直流母线电压与参考值的偏差给定内环参考电流从而控制功率流动。图9是当i*d_ac-i*d_dc<0时,直流侧向交流侧输出的电压、电流和频率波形图,0.1 s前交流母线电压等于额定值,0.1 s时交流侧负荷突然增加,母线电压下降,直流侧向交流侧输出有功功率,维持电压恒定。

如图10所示,当i*d_ac-i*d_dc>0时交流侧向直流侧输出有功功率,0.1 s前直流母线电压等于额定值,0.1 s时直流负载增加,电压下降,此时交流侧向直流侧输出有功功率。孤岛模式时,恒电压控制的双向变流器和新方法更能基本相同,不再赘述。

4 结论