微电网控制系统的分析与仿真

阐述了含有2个微电源的微电网在并网与孤岛模式运行下有功功率和无功功率分配问题.在电网中通过加入1个电压-无功功率下垂特性来改进电压控制的性能,通过有功功率-频率下垂特性改变,DR可由并网模式转为孤岛模式.此时,并不是直接控制DR的输出功率,而是由功率-频率下垂特性来决定输出值,使得2个DR都输入足够的功率来供给微电网中所有的负载.仿真结果表明,通过对控制器参数的设置,所设计的控制器能够使微电网在并网和独立模式运行时的有功功率和无功功率得到合理分配.     

提高多逆变器并网运行稳定性的控制方法

针对微电网中多逆变器并列运行时功率分配不当导致分布式电源并网困难,特别是功率动态分配的情况下系统可靠性更加恶化的问题进行研究。首先建立了多机下垂控制模型,推导下垂系数与分布式电源容量的匹配方程,并分析系统的静态稳定性。其次,提出了一种下垂控制与虚拟同步发电机控技术相结合的功率控制策略。通过增大逆变器的惯性和阻尼系数,抑制了微电网的频率波动,从而在输出功率静态稳定的同时,削弱了分布式电源并网产生的冲击,提高微电网运行的稳定性。最后,通过Matlab/Simulink仿真验证了所提控制策略的有效性。     

孤岛模式下微电网多DGs并联运行控制方法

为了解决分布式发电系统影响传统电网的电压控制和电能质量的问题,提出了一种孤岛模式下微电网多DGs并联运行控制方法.深入分析了微电网孤岛运行的并网控制机理,在并网运行和孤岛运行以及微电网从并网模式切换孤岛模式时,微电网智能稳定运行问题.在每个分布式发电系统中,设计控制方法,利用电压电流内环控制用于调节三相网侧逆变器,功率外环控制用于在微电网孤岛运行时,并联多个DGs之间分配功率.使用PSIM软件进行仿真,结果表明这种控制方法在微电网并网运行、孤岛运行都是有效的.     

微网孤岛运行模式下新型频率控制方法

微电网孤岛运行时,基于下垂控制的并联逆变器可以按照运行要求分担负荷功率,但稳态频率会存在静态偏差。利用有功功率及其延时值,使逆变器在动态过程中具有下垂特性,且不影响频率的稳态值,通过原有下垂系数的调整可以保证频率质量符合要求,保证稳态时有功功率的合理分配。利用MATLAB/Simulink搭建仿真模型,仿真结果表明:所提控制策略具有良好的动态与稳态控制效果。     

独立微电网中功率精确分配与频率电压恢复控制

在独立微电网逆变器并联运行系统中,由于线路阻抗的影响,采用传统下垂控制时,各微源无法按容量比例精确分配功率.为了解决这一问题,深入分析了该系统运行时的负载功率分配原理,得出功率分配不精确的根本原因是两台逆变器的容量与其总输出阻抗不相匹配,因此提出了一种微电网分层控制策略.在第一层控制中,通过添加虚拟阻抗使得逆变器的输出总阻抗为感性,以削弱线路阻抗的影响;在第二层控制中,增加了无功功率的补偿控制,以提高各微源的无功功率分配精度,同时,还添加了频率和电压的恢复控制来消除各微源逆变器输出的频率和电压偏差.最后,基于Matlab/Simulink的仿真结果表明了所提控制策略的正确性和有效性.     

基于直接磁链控制的并联逆变器下垂控制策略研究

在传统的下垂控制中,通过电压-频率下垂方法实现功率的分配,需要用到复杂的多重环路控制和Park变换,功率分配时频率偏差较大。针对这些问题,采用了基于虚拟磁链的下垂控制方法,通过磁链-相角下垂实现功率的调节。之后,设计了一种改进的直接磁链控制器,基于直接磁链控制(DFC)原理实现了磁链相角和幅值的控制,取代了传统下垂控制中的多重反馈环路和PI调节器,具有控制简单,动态响应速度快,磁链脉动小等优点。最后,利用MATLAB/Simulink软件搭建了具有两个并联逆变器的简化微网模型用以验证设计的控制策略的有效性。仿真结果表明,所设计的控制策略具有良好的动态响应和静态稳定性,并且与传统的下垂控制方法相比,具有更小的频率偏差。     

基于相位补偿的并网逆变器改进下垂控制策略研究

文章主要针对微电网与区域电网并网条件下,研究了多个单相逆变器并联运行的协调控制策略。在考虑微电网与区域中大电网的并网过程中的功率能量流动情况,提出了一种基于相位补偿的改进下垂控制方法。仿真结论证明,在负载突变条件下,提出的算法可以对电网电压/频率进行协调控制。     

功率源型分布式电源同步并网控制器的设计

针对微网独立运行模式下,功率源型分布式电源从断开到重新并入独立运行的微网系统时,并网点两侧存在电压幅值、频率与相位差,再并网瞬间易对微网系统造成很大的冲击而影响整个系统的稳定,甚至造成整个微网系统不能正常运行这一问题,提出并设计同步并网控制器,对分布式电源的输出电压进行控制,使其达到IEEE1547规定的并网标准,减少分布式电源再并网时对系统的冲击.通过仿真分析,验证了所设计的同步并网控制器的有效性.     

面向多逆变器的微电网冗余群控策略

为了解决在微电网系统中多台逆变器的冗余群控的问题,提出3层式控制方法,第1层为新型改进的下垂控制,通过引入感性虚拟阻抗,使得逆变器等效输出阻抗仅由滤波电感决定,设计出稳定性优良的双环下垂控制器;第2层为同步控制,基于幅值和频率参考值正反馈的同步并网控制原理,采用公共连接点断路器两侧相位及电压幅值信息,对下垂控制进行反馈同步调节;第3层为补偿控制,结合补偿传递函数及下垂控制结构,设计出电压幅值与频率的补偿量模型,来弥补下垂过程中产生的稳态误差.结果表明,该控制策略可以满足微电网的可靠运行,具有良好的动态和稳态性能,真正实现了微电网中多台逆变器的冗余群控管理.     

一种光储直流微网经直流-异步电机并网控制方法

针对并网逆变器存在的谐波含量大、故障率高、控制方法复杂等问题,提出了一种光储直流微网经直流-异步电机并网控制方法。该光储直流微网中,光伏电源工作在MPPT模式,蓄电池储能系统工作在恒压模式,以维持直流母线电压恒定。直流电机拖动三相异步电机旋转,三相异步电机定子绕组与交流电网相连,当三相异步电机转速接近同步速时,并网开关合闸,实现光储直流微网并网运行以及直流电能和交流电能之间的相互转换。光储系统并网后,通过调节直流电机端电压对光储直流微网输出有功功率进行控制,使光储系统可以达到"削峰填谷"的目的。在MATLAB/Simulink中对本文所提出的光储微网及其并网环节进行建模,仿真结果验证了该控制方法的可行性和有效性。     

基于功率控制的三相SVPWM并网光伏系统

为了实现光伏系统的最大功率输出和并网运行并改善其输出特性,提出了一种基于SVPWM调制的逆变器功率控制方法.该方法采用双闭环控制,以光伏阵列输出的最大功率作为逆变器功率外环的参考输入量,实现最大功率注入电网;逆变器控制内环为电流环,用于控制系统注入主电网的电流品质,同时实现对逆变电路的电流保护.实验结果表明,该控制方法的控制效果优良,具有功率跟踪精度高、电流畸变小的特点,能够提高光伏并网系统的功率转换效率.     

微网孤岛运行模式下的改进下垂控制方法研究

受线路阻抗参数影响,传统的功率下垂控制难以保证并联微源输出的无功功率按其容量比合理分配。针对这一问题,提出了一种用于微网孤岛运行时的改进功率下垂控制策略,公共母线处的中央控制器向各并联微源的本地控制器发送无功功率给定值信号,通过积分器调节后实现下垂特性曲线的平移,保证并联微源输出的无功功率可以合理分配。此外,在无功-电压下垂策略中增加了公共母线电压有效值的反馈控制,保证了该处稳态电压为额定值;同时,在有功-频率下垂策略中通过减小下垂增益保证了系统稳态频率偏离额定值很小,加入了有功功率的微分环节,保证了下垂增益较小时系统仍然具有较好的动态性能。仿真结果验证了所提控制策略的正确性和有效性。     

基于同步发电机模型的微网逆变器控制仿真研究

以配备储能装置的微网逆变器为研究对象,借鉴同步发电机机组调速及励磁控制原理,设计微网逆变器控制器,将逆变器整定为虚拟同步发电机(VSG),使其具备功率控制和调压调频的功能。为了能模拟同步发电机的电磁暂态过程,在功率控制环路中添加功率微分补偿环节和励磁电流控制环节,减小负载突变或者模式切换造成的电流冲击。设计VSG在离网、并网以及模式切换时的控制方案,搭建1台10kW的VSG机仿真模型,并验证了控制策略的正确性。     

一种单相并网逆变器的控制策略的研究

单相并网逆变器的控制部分是逆变器设计的重点,传统的PI控制算法下的并网电流与电压存在相位差,在电流较小时相位差比较严重,导致逆变器输出功率因数较低等问题。对单相并网逆变器进行了仿真,提出了基于电压电流双环控制的控制方法,并对其进行仿真验证.实验结果表明,电压电流双环控制的控制方法在一定程度上控制输出电压波形,有效的改善并网电流波形,控制精度较好,可以提高逆变器的输出电能质量,同时可保证逆变器输出电流与电网电压同频同相。     

一种改进的微电网并联逆变器下垂控制策略

针对虚拟阻抗的引入会导致微电网逆变器输出电压跌落的问题,提出了一种改进的微电网并联逆变器下垂控制策略。首先,通过对基于感性虚拟阻抗的逆变器控制系统闭环传递函数以及感性虚拟阻抗变化对闭环传递函数影响进行频域响应曲线分析,说明了改进下垂控制方法的必要性。其次,通过下垂曲线分析提出基于虚拟阻抗电压反馈的改进下垂控制策略。最后,通过Matlab/Simulink进行仿真验证,结果表明:所提出的改进下垂控制策略不但可以解决逆变器输出电压降落的问题,而且提高了下垂控制的功率分配精度,维持了系统电压和频率的稳定,证明了所提出的改进下垂控制策略的有效性。     

基于虚拟同步发电机的光伏并网逆变器控制策略

针对采用常规恒功率控制方式下的光伏并网逆变器缺乏电压和频率动态调节能力的问题,提出一种基于虚拟同步发电机(VSG)的光伏并网逆变器控制策略.根据同步发电机的原理,建立同步发电机的并网等效电路和矢量关系表达式,设计了有功频率控制算法和无功电压控制算法,搭建了虚拟同步发电机控制策略下的光伏发电系统.在Matlab/simulink环境中建立了10 k W的光伏并网系统.仿真结果表明,基于虚拟同步发电机的光伏并网逆变器具有与同步发电机相似的调频调压特性,能够较好地适应电网运行要求.     

带有虚拟阻抗的逆变器并联改进型下垂控制

给出了一种单相电压源逆变器(VSI)并联系统的控制策略.该控制策略应用dq变换得到有功电流和无功电流来替代传统下垂控制中的有功功率和无功功率,降低了负载电压波动对下垂控制方程的影响.为了进一步提高逆变器的输出特性及更大程度上消除环流,在下垂控制的基础上加入了虚拟阻抗控制.相比其他控制方法,该控制策略不但可以使逆变器工作过程实现输出有功功率的均分,而且具有良好的动态特性.同时,无互联线控制方式使得该方法便于逆变器的热插拔和冗余设计.仿真结果证明了该控制方法的可行性和优良性能.     

风电并入微网逆变器合成谐波阻抗谐波抑制

针对微网风力发电并网逆变器中大量使用电力电子器件会对微网造成谐波干扰的问题,利用合成谐波阻抗有功无功解耦控制方法,使微网系统输出给定有功功率和无功功率;在系统中增加谐波阻抗环,并应用瞬时无功理论,通过低通滤波器得到各次谐波分量,在主要谐波频率上合成新的谐波阻抗.通过Matlab/Simulink仿真结果表明,合成谐波阻抗可使谐波干扰得到有效抑制并且避免了传输线路上谐振的产生.     

基于磁链-相角下垂的新型有功负荷分配控制研究

在传统的电压-频率下垂控制中存在复杂的多重反馈环路和较大的频率偏差,采用相角下垂控制可以有效地减小频率偏差但会影响有功分配的准确性,针对这些问题提出了一种基于磁链-相角下垂的新型有功负荷分配控制策略。首先,推导了基于虚拟磁链的相角下垂控制方法。然后,分析了磁链-相角下垂控制中影响有功分配的因素,进而提出了一种新型的有功负荷分配控制方案。该方案在不影响系统稳定性的前提下,通过加入补偿控制使并联逆变器按照其额定容量实现准确分配。最后,在一个具有并联逆变器的微网模型中验证了所提控制策略的有效性。仿真结果表明:所提控制策略能同时实现有功功率的准确分配和频率的零偏差,并且该策略采用直接磁链控制取代了传统的多重反馈环路,控制简单,动静态性能良好。     

基于单Z源三电平SVPWM逆变器的电池充放电控制方法

提出了基于单Z源三电平SVPWM逆变器的蓄电池充放电策略,并设计了闭环控制系统.研究了电流前馈解耦的阶段式充电、功率前馈解耦的恒功率放电,以及恒功率放电时的升压控制方法.经Matlab仿真验证,该系统可实现蓄电池充电时的限功率恒压、恒流控制,以及具有升压特性的输出恒功率并网控制.