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基于下垂的多单元AC-DC变换器无线通信分布式控制中的功率不平衡补偿
Power Imbalance Compensation of Droop-Based Distributed Control With Wireless Communication in Multi-Cell AC-DC Converters
| 作者 | Keita Ohata · Hiroki Watanabe · Keisuke Kusaka · Jun-ichi Itoh · Masakazu Adachi |
| 期刊 | IEEE Transactions on Industry Applications |
| 出版日期 | 2025年5月 |
| 技术分类 | 储能系统技术 |
| 技术标签 | 储能系统 下垂控制 |
| 相关度评分 | ★★★★★ 5.0 / 5.0 |
| 关键词 | 分布式控制方案 功率不平衡补偿 IPOP AC - DC转换器 非瞬时值 输出电流不平衡 |
语言:
中文摘要
本文针对输入并联输出并联(IPOP)型交直流转换器提出了一种带有功率不平衡补偿的增强型分布式控制方案,该方案采用了包含非瞬时值的功率不平衡补偿器。在传统下垂控制下,由于负载与各个单元之间存在布线电阻,并联连接的单元转换器中功率分配不平衡是一个常见问题。所提出的补偿器置于电压和电流反馈回路的外环,能有效缓解这些不平衡问题。通过利用非瞬时值,该控制方案可采用低带宽通信,从而能够使用低速无线模块并减少所需的信号线,进而提高了系统的灵活性。采用一个由六个集成无线通信模块的单元组成的7.2千瓦样机进行了实验验证。结果表明,与传统方法相比,所提出的方法可将输出电流不平衡率降低多达94%。
English Abstract
This paper proposes an enhanced distributed control scheme with power imbalance compensation for an Input-Parallel-Output-Parallel (IPOP) AC-DC converter featuring a power imbalance compensator that incorporates non-instantaneous values. Power-sharing imbalances are a common issue in parallel-connected cell converters due to wiring resistance between the load and individual cells under conventional droop control. The proposed compensator, placed in the outer loop of the voltage and current feedback loops, effectively mitigates these imbalances. By leveraging non-instantaneous values, the control scheme accepts low-bandwidth communication, enabling the use of low-speed wireless modules and reducing the required signal lines, thus enhancing system flexibility. The experimental validation is conducted using a 7.2-kW prototype comprising six cells with integrated wireless communication modules. The results demonstrate that the proposed method reduces output current imbalance by up to 94% compared to conventional approaches.
S
SunView 深度解读
该功率不平衡补偿技术对阳光电源ST系列储能变流器和PowerTitan大型储能系统具有重要应用价值。多单元IPOP并联架构是大功率储能系统的典型拓扑,文章提出的基于无线通信的改进下垂控制方案可直接应用于模块化储能变流器的功率均衡管理。其本地反馈补偿机制能有效解决阳光电源储能系统中因器件参数离散性、通信延迟导致的单元间功率分配不均问题,提升系统可靠性与效率。该技术与阳光电源现有的分布式控制架构高度契合,可优化ST2236/2500系列等大功率储能产品的并联运行性能,增强系统动态响应能力,降低局部过载风险,为构网型储能系统的多模块协同控制提供技术参考。