Kaedah kawalan ramalan model campuran untuk penukar pelbagai peringkat modular jenis simpanan tenaga bateri

Pengarang：Iflowpower – Pembekal Stesen Janakuasa Mudah Alih

Dalam makalah ini, pengubah berbilang peringkat modular (MMC) digunakan sebagai pengubah bersambung grid bagi sistem storan tenaga bateri, yang boleh mengawal fleksibiliti grid voltan tinggi secara serentak. Untuk sistem transformasi berbilang peringkat modular simpanan tenaga bateri (B-MMC), kaedah kawalan ramalan model hibrid (H-MPC) yang boleh mengurangkan jumlah pengiraan dengan berkesan dicadangkan. Kaedah H-MPC terdiri daripada kawalan PI dan MPC.

Antaranya, bahagian kawalan PI digunakan untuk mendapatkan nombor capaian submodul bagi keluaran arus aliran penuh dan kawalan aliran gelung; MPC bertanggungjawab untuk penindasan voltan mod biasa (CMV), dan bilangan capaian sub-modul dilaraskan dengan sewajarnya. Isyarat suis tertentu boleh berlaku dalam kes di mana capaian submodul ialah hasil pengisihan keadaan pengecasan pek bateri (SOC). Untuk aplikasi yang berbeza, bahagian kawalan PI dan sasaran kawalan bahagian kawalan PI dan MPC adalah lebih fleksibel.

Mengambil kawalan edaran sebagai contoh, analisis ringkas dibuat kepada kes bahagian MPC. Akhir sekali, ketepatan dan keberkesanan kaedah ini disahkan oleh simulasi dan eksperimen matlab / simulink. Pelbagai aplikasi boleh mengurangkan permintaan orang ramai untuk tenaga minyak dengan berkesan, dan mereka mempunyai kelebihan seperti keupayaan boleh diperbaharui yang kuat, pelepasan dan pencemaran, dan penting untuk mengurangkan krisis tenaga dan kemerosotan alam sekitar [1].

Memandangkan penjanaan kuasa tenaga baharu mempunyai terputus-putus dan tidak menentu, ia biasanya digabungkan dengan peranti storan tenaga semasa rangkaian grid. Peranti storan tenaga boleh melakukan penyerapan kuasa yang pantas, melepaskan, mengurangkan turun naik keluaran tenaga baharu dengan berkesan kepada kesan grid, merealisasikan akses mesra dan kawalan koordinasi tenaga baharu [2], di mana storan tenaga bateri diduduki dalam sistem storan tenaga berskala besar. Kedudukan penting.

Penyimpanan tenaga tradisional dan sistem rangkaian mesti mengikat pek bateri, secara selari, melalui rangsangan penukar DC-DC pra-peringkat, melepasi litar penyongsang selari. Untuk pek bateri, jika anda ingin mengecasnya, pemantauan keadaan pelepasan harus menambah sistem pengurusan tenaga bateri tambahan, dan kos pengeluaran juga akan bertambah baik dengan sewajarnya; untuk penukar elektronik kuasa, tahap voltan yang diperlukan untuk dipengaruhi oleh peranti pensuisan adalah lebih Tinggi, keselamatan sistematik akan terjejas dengan serius. Apabila sistem storan tenaga bateri (BATTERYENERGYSTORAGESYSTEM, BESS) digabungkan dengan penukar berbilang peringkat modular (MMC), akses teragih unit storan tenaga boleh direalisasikan, dan grid voltan tinggi dipertingkatkan untuk meningkatkan kecekapan operasi sistem.

Dan kebolehpercayaan [3]. Penyelidikan semasa mengenai sistem BatteryIntegratedModularmultilevelContegratedModuLarmultilevelConvertilevertevertileVelconvertiler, B-MMC) masih agak kecil. Dokumen [4] Keseimbangan antara keadaan chargeOfcharge (SOC) dicapai dengan melaraskan kedalaman modulasi setiap sub-modul.

Dokumen [5] dianalisis secara teori kesan komponen kitaran yang berbeza pada baki SOC pek bateri. Dalam kesusasteraan [6], struktur ini digunakan untuk bidang kenderaan elektrik, dan tiga keadaan kerja pembayaran yang berbeza, pengecasan DC dan pemanduan biasa masing-masing. Sebagai tindak balas kepada kawalan struktur B-MMC, ia masih berdasarkan pengawal PI klasik.

Kaedah Model PredictiveControl, MPC) secara beransur-ansur dinaikkan ke medan kawalan elektronik kuasa kerana kelebihannya yang sangat baik dalam memproses kekangan kompleks sistem tak linear. [7]. Kaedah kawalan ramalan model set terhingga (FCS-MPC) yang sesuai untuk struktur MMC diperkenalkan dalam [8].

Kaedahnya mudah, dan fungsi nilai boleh meliputi pelbagai sasaran kawalan, tetapi apabila bilangan submodul lebih banyak, jumlah pengiraan data agak serius. Dokumen [9] menguraikan proses penyelesaian fungsi nilai keseluruhan kepada pluraliti fungsi sub-sasaran, dan kaedah kawalan tidak melibatkan pemilihan pekali berat, yang mengurangkan kesukaran reka bentuk sistem kawalan. Dokumen [10] menggabungkan tindakan pengisihan dan pemikiran paket, memperoleh strategi MPC yang dioptimumkan untuk aplikasi kejuruteraan MMC, yang tidak meningkatkan beban pengkomputeran pemproses dengan peningkatan bilangan sub-modul.

Berdasarkan status penyelidikan di atas, kertas kerja ini mencadangkan kaedah kawalan ramalan model hibrid (HybridPredictiveControl, H-MPC) yang sesuai untuk struktur B-MMC. Mod H-MPC boleh dibahagikan kepada dua bahagian: kawalan PI dan MPC. Bahagian kawalan PI adalah penting untuk melaksanakan logik mudah seperti penjejakan arus keluaran AC, dan bahagian MPC digunakan untuk memproses komponen logik kompleks seperti penindasan voltan mod biasa.

Berbanding dengan kaedah kawalan PI tradisional, H-MPC berkesan mengurangkan bilangan pengawal PI, mengurangkan kerumitan reka bentuk sistem kawalan; dan H-MPC dikurangkan dalam setiap kitaran persampelan. Bilangan suis, yang dengan itu mengurangkan permintaan operasi. Kertas kerja ini menganalisis ciri-ciri operasi sistem B-MMC, kaedah MPC tradisional MMC, dan kaedah H-MPC dicadangkan, dan penjejakan arus keluaran AC, kawalan edaran, penyamaan SOC pek bateri dan matlamat kawalan Perencatan voltan mod biasa.

Artikel ini akhirnya mengesahkan ketepatan dan keberkesanan strategi kawalan melalui simulasi dan eksperimen MATLAB. Rajah 7 Pengarang platform percubaan B-MMC tiga peringkat ialah penyelidik Penyelidik Makmal Utama Pendidikan Grid Kuasa Shandong Universiti Shandong, Puncak.