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基于DFIG-SPVA-BES-DG的混合电力转换系统的无缝多模式控制与运行
Seamless Multimode Control and Operation of a DFIG-SPVA-BES-DG Based Hybrid Power Conversion System With Multiple Transition States
| 作者 | Souvik Das · Bhim Singh · Subhadip Chakraborty |
| 期刊 | IEEE Transactions on Industrial Informatics |
| 出版日期 | 2025年4月 |
| 技术分类 | 光伏发电技术 |
| 技术标签 | 储能系统 储能变流器PCS |
| 相关度评分 | ★★★★★ 5.0 / 5.0 |
| 关键词 | 混合功率转换系统 双馈感应发电机 可再生能源 最大功率点 功率质量标准 |
语言:
中文摘要
本研究提出了一种混合电力转换系统,该系统由基于双馈感应发电机(DFIG)的风力发电机、太阳能光伏阵列、电池储能装置和柴油发电机组(DG)组成,旨在保护双馈感应发电机免受电网电压异常的影响。本研究的主要贡献在于确保系统在六种运行模式和十种模式转换过程中实现不间断的电力输送,从而实现无缝动态性能。本研究还确保无论运行模式或模式转换情况如何,每种可再生能源都能在最大功率点运行。即使在非线性和不平衡负载的情况下,柴油发电机组、双馈感应发电机定子和电网的电流也能保持正弦波,满足电能质量标准。柴油发电机组在其最佳燃油利用区域内运行,提高了效率并降低了成本。在稳态和动态条件下进行的硬件验证表明,该系统在并网和离网场景中均能稳定运行、实现无缝转换并保证不间断供电。实现了风能和太阳能的最大利用,并且在长时间离网条件下,柴油发电机组可确保电力供应充足。研究结果证实该系统符合电能质量标准,并且在各种动态条件下均能实现无缝运行。
English Abstract
This study presents a hybrid power conversion system comprising a doubly fed induction generator (DFIG) based wind generator, solar photovoltaic array, and battery energy storage, and a diesel generator (DG) set, designed to shield DFIG from grid voltage abnormalities. Key contribution in this work is to ensure uninterrupted power delivery across six operating modes and ten transitions, enabling seamless dynamic performance. This work also ensures operating each renewable energy at maximum power point, regardless of operational modes or transitions. Sinusoidal currents are maintained for DG set, DFIG stator, and grid, even under nonlinear and unbalanced loads, meeting power quality standards. DG set operates within its optimal fuel utilization zone, enhancing efficiency, and reducing costs. Hardware validations in steady-state and dynamic conditions demonstrate stable operation, seamless transitions, and uninterrupted power supply in grid-tied and off-grid scenarios. Maximum utilization of wind and solar energy is achieved, with DG set ensuring adequacy during prolonged off-grid conditions. Results confirm compliance with power quality standards and seamless operation under various dynamic conditions.
S
SunView 深度解读
从阳光电源的业务布局来看,这项多模式混合能源系统的无缝控制技术具有显著的战略价值。论文提出的"光伏-风电-储能-柴发"混合系统架构与我司"多能互补、源网荷储一体化"的解决方案方向高度契合,特别是在微电网和离网场景的应用中具有直接的商业价值。
该技术的核心亮点在于实现了六种运行模式和十种过渡状态的无缝切换,这对提升我司混合储能系统的智能化水平具有重要参考意义。特别是其确保各可再生能源始终工作在最大功率点的控制策略,可直接应用于优化我司光伏逆变器和储能变流器的MPPT算法。论文强调的电能质量管理能力——即使在非线性和不平衡负载下仍保持正弦电流输出——与我司PCS产品的技术路线一致,可为产品升级提供算法支撑。
从应用前景看,该技术在工商业微电网、海岛供电、矿山离网系统等场景具有成熟的落地条件。特别是柴发优化运行策略能显著降低燃料成本,这对我司在东南亚、非洲等柴发依赖型市场的竞争力提升具有实际意义。然而,技术挑战也不容忽视:多源协调控制的实时性要求对控制器算力提出更高要求;十种过渡状态的稳定性验证需要大量工况测试;DFIG与光伏、储能的接口标准化仍需行业共识。
建议我司技术团队重点关注其多模式切换的状态机设计逻辑和电能质量补偿算法,评估将相关技术整合到PowerTitan储能系统和1+X模块化逆变器产品线的可行性,以增强我司在复杂应用场景下的系统集成能力。