一种多DG并联系统分布式控制策略

受线路物理属性、下垂特性等因素的影响,传统下垂控制无法精确调节功率分配以及会导致DG输出端电压跌落。提出一种基于分布式控制的自适应电压平移法,各DG通过自身与其相邻DG加权功率间的偏差调节各自的电压偏置值,可减小因线路阻抗差异而导致的无功功率无法均分的影响。在此基础上,进一步提出一种改进型下垂控制策略,通过引入DG输出电压幅值与电压偏置值的差值反馈,构建改进型下垂特性曲线,可有效改善逆变器无功下垂系数、无功负载和输出电压幅值跌落之间的内在矛盾,进一步提高系统性能。建立了基于改进型下垂控制的2台三相逆变器并联系统小信号数学模型,分析了各参数对系统受扰动后的动态以及稳定性影响。仿真以及实验结果验证了所提控制策略的有效性。     

一种用于无互连线逆变器并联的多环控制方法

针对传统逆变器无线并联系统稳态均流精度低和动态响应差等缺点,提出基于传统无线并联下垂法的新型多环控制结构,分析了逆变器并联系统有功和无功功率的环流模型.在传统的双环控制结构中增加了负载电流和输出电压补偿环,提高了单台逆变器的性能;基于PQ下垂系数法增加了瞬时电压基准补偿环和输出阻抗调节环,提高了系统的动态均流能力和对线阻抗等参数不平衡的调节能力.仿真和实验结果均验证了该方案的良好性能.     

提高储能换流器电压及功角暂态特性研究

为提高储能换流器电压及功角暂态特性,对有功电流-频率、无功电流-电压下垂控制进行改进,提出一种根据输出电压有效值变化率表征下垂系数,根据电压调节量自适应调节下垂系数的无功电流下垂控制策略。引入滞环控制在储能换流器电流自适应有功电流-频率下垂控制中,通过滞环控制器将功角维持在一定范围内,确保当电网电压跌落故障时,储能系统功角稳定。Matlab/Simulink仿真和RTDS实验结果表明：所提新型控制方案可以提高储能对系统惯性无功支撑能力,提高储能控制系统对电压暂态波动的抑制能力,有效提升了储能换流器输出电压及功角暂态性能。     

基于虚拟同步发电机的微网逆变器控制策略研究

本文研究了一种基于虚拟同步发电机算法的微网逆变器控制策略。根据同步发电机的本体数学模型、一次调频及无功电压调节特性,分别设计了虚拟同步发电机算法、虚拟原动机调节及励磁电流调节模块,同时通过电压电流双环控制,使逆变器输出的电压幅值和频率具有良好的下垂特性、可调的转动惯量及较好的跟踪性能,从而提高了系统的稳定性和可靠性。此外在并网系统中要求频率控制精度高及实时响应的情况下,本文还对虚拟原动机调节模块进行了改进,实现了频率的无误差控制,提高了频率控制的精度和响应速度。最后在matlab/simulink中进行了模型的搭建和仿真,逆变器输出电压很好的模拟了同步发电机的外特性,单相电压的畸变率仅为0.2%,引入改进原动机调节模块后,输出频率不随负荷的变化发生偏移。最终稳定在49.98Hz,验证了本文理论分析的正确性和可行性。     

孤岛微电网电流同步U-I下垂控制方法

采用电压-电流(U-I)下垂控制的孤岛微电网系统始终运行于工频频率,避免了传统下垂控制存在的频率偏差及频率越限问题,但电源间易产生环流,功率分配精度差。为此,提出电流同步U-I下垂控制方法,该方法由电流同步控制及U-I幅值下垂控制两部分构成。前者通过调节输出电压相角使各电源输出电流相角一致,以抑制电源间环流;后者依据输出电流的幅值调节输出电压的幅值,使各电源出力依据自身容量分配。在此基础上,建立双端系统的小信号模型,分析电流同步控制环路中控制参数对系统稳定性的影响,为参数设计提供依据。仿真及实验结果表明,相比U-I下垂控制,所提方法的系统环流减小50%以上,电压畸变率改善近10%,电源间功率分配精度及系统电能质量均得到明显提升。     

基于虚拟同步发电机的微网逆变器控制研究

研究了一种基于虚拟同步发电机算法的微网逆变器控制策略,并分别设计了虚拟同步发电机算法、虚拟原动机调节及虚拟励磁电流调节模块,通过电压电流双环控制,使逆变器输出的电压幅值及频率分别与无功功率及有功功率呈现良好的下垂特性、且能够较快的跟踪负荷的变化,从而提高了系统的稳定性和可靠性。此外文章对虚拟原动机调节模块进行了改进,能够实现频率的实时无差控制,提高了频率控制的精度和响应速度。仿真结果表明,逆变器输出电压较好的模拟了同步发电机的外特性,且相电压的畸变率仅为0.2%,同时输出频率不随负荷的变化发生偏移,可稳定在49.98Hz,验证了文章理论分析的正确性和可行性。     

级联型电力电子变压器并联运行的改进下垂控制策略

为了提升级联型电力电子变压器并联运行时的稳态和动态性能,在传统下垂控制的基础上提出了一种改进下垂控制策略。首先,建立传统下垂控制的并联系统等效电路,研究其存在电压控制偏差较大、均流控制精度不高且动态特性较差等问题的原因;然后,通过闭环控制实现对输出电压控制偏差的补偿,推导负载电流与移相角的函数后对其泰勒级数展开式进行线性化处理,并将处理结果作为电流前馈的系数,提升稳态时电压控制的精准度、电流控制的均衡度以及动态时的快速调节能力;最后利用公共直流母线电压取代各自采样的输出电压作为控制反馈值,降低了线路阻抗对电流均衡度的影响。通过一套3台电力电子变压器组成的并联系统进行验证,实验结果表明:该改进下垂控制策略可将并联系统的功率离散度降低至0.18%,直流电压控制偏差降低至0.2 V,验证了工程应用的有效性、可行性和实用性。     

提高微电网孤岛运行下垂控制动态性能的策略

微网孤岛运行方式下,传统电压/频率下垂控制方法导致输出电压幅值和频率动态响应依赖于下垂增益、稳态运行点和滤波器参数。为消除这种依赖关系,通过小信号建模分析,在电压外环控制环节引入辅助控制信号,改变逆变器输出扰动方程,构造理想小信号模型,从而提高下垂控制动态性能。该策略能有效抑制输出电压幅值和频率的波动,削弱有功功率和无功功率的振荡,缩短系统暂态调整时间,并且避免了参数辨识,易于控制方法的实现。基于Matlab/Simulink的仿真验证了所提方法的可行性和有效性。     

低压微电网逆变器频率电压协调控制

近年来,分布式发电(Distributed Generation,DG)技术发展迅猛,DG结合本地负载、储能设备等可构成微电网,微电网能够在并网模式与孤岛模式下运行。并网时,DG输出给定的功率,实现能量管理;孤岛运行时,要求DG维持微电网电压和频率稳定。因而微网中逆变器的控制尤为重要。由于传输线阻抗特性不同,本文在低压系统中应采用PV下垂控制,PV下垂控制能够实现孤岛运行时不同DG均分负载,但它是有差调节,电压和频率会存在较大的偏差。本文提出一种改进的PV下垂控制(NPV):加入电压和频率偏差的前馈调节,可实现电压和频率的二次调节。以微电网脱网运行的稳态以及暂态情况分析为例,通过PSCAD仿真以及实验,验证了NPV不但可以实现并网时的能量管理而且还实现了孤岛运行过程中电压和频率的二次调节。     

基于电压控制的逆变器无互联线并联控制研究

针对传统PQ下垂法及其改进方法存在的控制复杂、对功率外环参数设计要求高、动态响应特性差的缺点,对逆变器并联控制条件及传统PQ下垂法进行分析,提出一种基于新型电压控制的逆变器无互联线并联控制策略。该策略跳出传统PQ下垂法的控制思路,提出一种新型电压控制环,通过直接控制逆变器输出电压,达到控制逆变器输出电流相位相同、幅值按各逆变器额定功率成比例的目的,不仅大大简化了控制程序的设计,提高了系统的动态响应特性,而且使电压下垂度能被人为控制。通过模拟负载突变实验验证了该策略的可行性和有效性,选用TMS320F28XXX作为控制核心。     

直流配电网光伏变流器柔性出力自适应分段下垂控制

在含光伏的直流配电网系统中,传统的下垂控制在光伏出力变化的情况下,存在功率分配不均衡及母线电压偏差大等问题。针对光伏出力受环境因素影响较为严重,引起传统下垂控制效果变差这一问题,根据光伏出力变化情况自适应调节下垂特性曲线,使其在重载条件下实现功率的精确分配,在轻载条件下,实现母线电压的稳定控制。通过建立下垂控制输出阻抗模型,分析了下垂系数自适应变化对系统环流抑制能力及均流度的影响。在MATLAB/Simulink中搭建光伏直流配电网进行仿真验证。理论分析和仿真验证表明所提光伏变流器柔性出力自适应分段下垂控制能够按照光伏电源出力动态调节功率分配任务,在重载时可以提高系统功率分配精度,轻载情况下可以减小直流母线电压偏差。     

基于虚拟阻抗的微网功率分配策略研究

孤岛模式运行的微电网,其稳定性和可靠性要求各发电单元均衡分担负荷,电能质量要求系统电压和频率波动在一定范围内。采用传统下垂控制的微电网,电压和频率波动受负荷影响,电源输出特性与输电阻抗等因素有关,无法满足以上要求。本文分析了功率均衡分配条件,利用虚拟阻抗实现功率解耦和无功功率合理分配。针对虚拟阻抗以及下垂控制造成的母线电压降低,引入计算母线电压重新设计无功下垂方程,降低负荷变化和虚拟阻抗对母线电压的影响,保证其波动在规定范围内,提高了微网电能质量。     

基于小交流信号下垂的微网二次控制方法

有功功率-频率和无功功率-电压幅值的传统下垂控制方法被广泛应用于微网并联逆变器的协调控制中。然而,传统下垂控制会使变流器输出的频率和电压幅值存在偏差,进而影响微网电能供应的精确性。基于对人为注入系统的小交流信号的控制,提出了一种新型的二次控制方法,以补偿下垂控制产生的电压偏差。该方法中的小交流信号在并联逆变器中如同一种通讯信号,其频率和逆变器输出基波电压的下垂偏置呈下垂关系。通过该方法,系统频率和电压幅值可以恢复至额定值,同时,精确的功率均分可以在并联逆变器之间实现。仿真和实验结果都验证了该方法的有效性。     

直流电网阻抗建模与振荡机理及稳定控制方法

维持直流母线电压稳定是直流电网高效、安全、稳定运行的前提。多个电压源变换器(Voltage Source Converter,VSC)经下垂控制接入直流电网,下垂控制等效于在VSC直流端口增加虚拟电阻,实现多VSC之间的功率分配的同时增加了系统阻尼。但研究发现,采用直流电压下垂控制的VSC,其输出阻抗会在电压控制带宽外呈现负阻性,该负阻抗会与线路阻抗、负载输入电容及恒功率负载(Constant Power Load, CPL)相互作用,引起直流系统振荡。针对此问题,建立了典型的单母线直流电网系统小信号模型,分析了直流系统的稳定性。提出一种虚拟阻容性阻抗的稳定控制方法,使得VSC输出阻抗在电压控制带宽外保持较大的正阻性,抑制直流系统的振荡。同时所提方法能够增大VSC直流端口的容性阻抗,增强直流系统的惯性,提升母线电压抗负载波动的能力。最后,仿真验证了所提控制方法的正确性和有效性。     

基于附加阻尼的微网改进下垂控制方法

采用传统有功频率、无功电压幅值下垂控制时,若下垂系数选取不合理,逆变器输出功率会出现持续振荡,当微网离网运行时,逆变器输出功率的振荡会导致微网系统频率出现波动,严重时会使整个系统出现功角稳定性问题。文中基于储能逆变器动态频率特性的概念,根据其产生正阻尼作用的相位条件和幅值条件,提出了基于附加阻尼的改进下垂控制方法。该方法可以在不影响系统稳态频率和逆变器输出功率的前提下,有效地增加系统的阻尼,从而抑制逆变器输出功率振荡,提高系统的稳定性。最后通过PSCAD仿真,验证了所提控制策略的有效性。     

引入虚拟电抗的独立运行微电网改进下垂控制

下垂控制是微电网常用控制方法之一。文中分析了线路功率传输特性,表明在传输线路呈阻性的低压微电网中,采用P-f和Q-V下垂控制会造成功率控制耦合;通过改变控制器参数使得逆变器等效输出阻抗呈感性的方法效果不佳。文中引入"虚拟阻抗"的思想,在逆变器的输出端模拟出一个大小可控的虚拟电抗,保证线路呈感性,并对Q-V控制曲线进行修正,以保证电压稳态精度。将改进下垂控制与传统下垂控制在PSCAD/EMTDC中进行仿真对比。结果表明,改进下垂控制的无功分配效果更好。     

基于模糊-下垂控制的光伏直流微电网混合储能功率分配及母线稳压研究

针对离网型光伏直流微电网中光伏输出功率与负载消耗功率不匹配引起的母线电压波动问题,通常采用蓄电池和超级电容相结合的混合储能装置进行补偿,一般通过下垂控制对储能装置进行功率分配,传统下垂控制很难实现下垂系数按照不同频率特性的功率波动进行有效调节,其分配特性还会受线路阻抗等其它因素的影响。文章在传统下垂控制的基础上提出了模糊-下垂控制策略,实时优化下垂系数,平抑系统内部因素所引起的负面影响,实现直流微电网中不平衡功率在蓄电池和超级电容间的合理分配。通过MATLAB/Simulink仿真证明,所提出的模糊-下垂控制策略能够有效实现直流微电网中的功率调节,抑制母线电压的波动,提高了系统的鲁棒性。     

孤岛型微网并联逆变器下垂控制策略研究

针对孤岛型微电网逆变器并联运行系统中由于系统交流母线至各逆变器线路之间的距离不同导致其输出总阻抗不同,使得系统的输出功率无法达到均分,产生功率环流等问题,在传统的P-V/Q-f下垂控制策略的基础上提出一种基于动态虚拟阻抗自适应的下垂控制策略。将虚拟阻抗设计成一个跟随系统电压和电流变化的动态虚拟阻抗。在动态虚拟阻抗回路的作用下,不断调整虚拟阻抗的值,以弥补系统电压降落,同时抑制功率环流。最后,通过建立MATLAB仿真模型对该方法进行仿真测试,通过仿真验证了该方法的可行性。     

微电网变流器无主从并联控制的研究

研究了变流器在微电网中无主从并联运行的输出特性、并/离网之间的切换过程中功率的跟随以及离网状态下的稳定运行等问题,设计出以DSP28335为硬件核心,改进式的下垂控制为控制策略的变流器控制器。通过试验验证,2台并联DG变流器在并/离网切换时根据下垂特性曲线调节输出电压的幅值和频率,且严格按照各自的下垂特性曲线合理分担负载功率。带下垂控制的电压源型变流器和传统电流源型并网变流器在并/离网条件下可稳定并联运行,且基于P-f、Q-U下垂特性设计的电压源型变流器可以实现稳态条件下的输出功率限幅功能。