一种基于虚拟电机控制的能量路由器.pdf

【文章标题】: 一种基于虚拟电机控制的能量路由器 【文章摘要】: 能量路由器是能源互联网的关键技术之一，其拓扑结构和控制策略对未来的电网灵活性和可再生能源集成至关重要。文中提出了一种交流/直流混合电气能量路由器，具有模块化结构和线频交流侧的隔离。该路由器能轻松地将低压交流和直流配电网、可再生能源、储能设备以及负载接入公用系统。此外，文章提出了基于虚拟电机控制的策略，模拟电机的惯性和阻尼，以提升系统的稳定性。通过建立模型和虚拟电机控制方案的研究，提出了能量路由器的小信号模型和功率共享策略。针对典型能量路由器系统进行了验证，展示了其有效性和实用性。 【详细知识点】: 1. **能量路由器**：能量路由器是一种新型的能源管理装置，它可以集成并转换多种能源形式，如交流电、直流电、太阳能、风能等，并实现这些能源的智能分配和调度，以优化电网的运行效率和可再生能源的利用率。 2. **AC/DC混合电气能量路由器**：这种路由器结合了交流和直流电源，具有模块化设计，可以独立于交流电网运行，降低了对传统电网的依赖。在交流侧采用线频隔离，增强了系统的安全性。 3. **虚拟电机控制**：这是一种控制策略，通过软件模拟电机的行为，使得能量路由器能够模拟电机的动态特性，包括惯性和阻尼，从而提高整个系统的动态响应和稳定性，有助于平衡电网中的频率波动。 4. **小信号模型**：小信号模型是对系统在小扰动下的数学描述，它用于分析系统动态性能，如稳定性、调节速度等。文中构建的能量路由器的小信号模型对于理解其在电网中的行为和设计控制策略至关重要。 5. **功率共享策略**：在多能源系统中，功率共享是指不同能源单元之间如何公平有效地分配和传输功率。提出的策略确保了在各种工况下，能量路由器内部各部分都能按需提供或消耗功率，实现高效运行。 6. **系统验证**：通过对一个典型能量路由器系统的仿真和实验，证明了所提出的虚拟电机控制策略和功率共享方案的有效性，表明这种能量路由器能够在实际应用中提高电网的灵活性和可靠性。 7. **可再生能源集成**：能量路由器为可再生能源的并网提供了平台，通过虚拟电机控制策略，能更好地管理和抑制可再生能源产生的功率波动，促进其在电网中的稳定并网。 8. **储能设备接口**：能量路由器也能够与储能设备（如电池）配合工作，通过控制策略优化存储和释放电力的时间，以应对电网需求的变化，提高能源利用效率。 9. **分布式能源管理**：在分布式能源系统中，能量路由器起到关键作用，能够协调多个分布式能源源的输出，实现局部电网的自主管理和优化运行。 基于虚拟电机控制的能量路由器通过创新的控制策略和系统设计，实现了对多元能源的高效管理和集成，为未来智能电网的发展提供了有力的技术支持。