微电网系统无缝切换策略研究与仿真

微电网是由多种类型分布式电源和负荷构成的整体,具有运行灵活、管理方便、能量利用率高等特点,是智能配电网发展的关键环节之一。与传统配电网不同,微电网存在两种典型运行方式,即并网运行和孤岛运行;两种运行模式之间的自动、无缝切换在微网控制系统中占有重要地位。本文以微电网主从控制为基础,并网运行时分布式电源采用PQ控制方式,孤岛运行时主分布式电源采用v/f控制方式,而其他分布式电源保持PQ控制方式不变。研究微电网在并网运行与孤岛运行两种方式间切换的控制策略;通过调整公共连接点处输出电压的相角和幅值实现孤岛到并网的无缝切换,通过调整公共连接点处输出电压初相角为切换时刻电网电压相位实现并网到孤岛的无缝切换。并利用PSCAD/EMTDC仿真软件验证无缝切换控制策略的有效性。     

微网无缝切换控制策略研究

为缓解微网模式切换时带来的电压、电流冲击,通过对微网无缝切换关键技术分析,提出基于频率扰动的微网有差预同步控制方案。为保证储能逆变器控制策略同步平滑切换,提出了基于VSG及电流权值调节的无缝切换控制策略。为实现控制策略的软转换,令VSG控制与PQ控制共用电流内环,并通过电流权值调节2种控制策略的外环参考电流实现平滑过渡,保证了控制策略与PCC点开关的同步切换,避免了物理开关切换造成的电压、电流冲击,有利于微网的稳定运行。仿真验证了所提控制策略可行性和有效性。     

微网运行模式平滑切换的控制策略研究

针对微网孤岛与并网运行模式的特点,提出了一种实现微网运行模式平滑切换的控制策略,即在基本下垂控制器中增加下垂额定点调节环,通过该环路的投切实现并网与孤岛控制模式的平滑转换,微电源并网为PQ控制,孤岛为下垂控制。设计了逆变器预同步控制单元,有效地抑制微电源并联过程的冲击电流,使并网过程平稳安全。在此基础上,提出一种微网运行模式相互切换的控制流程,并对微网运行模式切换以及孤岛和并网状态下的若干运行工况进行了仿真实验,验证了控制方法与切换流程的有效性。     

微网运行模式平滑切换的控制策略研究

针对微网孤岛与并网运行模式的特点,提出了一种实现微网运行模式平滑切换的控制策略,即在基本下垂控制器中增加下垂额定点调节环,通过该环路的投切实现并网与孤岛控制模式的平滑转换,微电源并网为PQ控制,孤岛为下垂控制.设计了逆变器预同步控制单元,有效地抑制微电源并联过程的冲击电流,使并网过程平稳安全.在此基础上,提出一种微网运行模式相互切换的控制流程,并对微网运行模式切换以及孤岛和并网状态下的若干运行工况进行了仿真实验,验证了控制方法与切换流程的有效性.     

微网运行模式无缝切换控制技术研究

微网有并网和离网两种运行模式,实现两种运行模式间的无缝切换是保障系统稳定运行的关键。文中首先介绍了微网的系统模型与工作模式,然后分别介绍了基于虚拟同步发电机(VSG)的无缝切换控制技术和基于下垂控制(droop control)的无缝切换技术,最后在PSCAD中搭建了微网系统的仿真模型,验证两种控制技术的可行性,对比分析了两个切换过程的控制效果,由仿真结果得出基于VSG的无缝切换控制策略更适用于微网的并离网切换。     

基于电压电流协同控制的微网运行模式无缝切换策略

主从型微网从并网切换到孤岛时,主逆变器由电流控制模式切换到电压控制模式,需改变控制器结构,并且孤岛检测期间电压不可控。针对上述问题,提出一种电压电流协同控制策略,在整个运行过程中用电压控制器对微网内负载的电压进行控制。并网时电压控制器经调节后平衡微网内负载功率并达到稳定输出;同时附加上电流控制器控制输出电流,保持微网和电网间功率平衡。孤岛后电流控制器退出运行,电压控制器继续控制微网内负载电压,保证微网内负载功率始终处于平衡状态,控制器输出具有连续性,控制模式也平滑切换到电压控制。根据所述电压电流协同控制策略设计了相应的电压控制器和电流控制器。最后进行Simulink仿真及实验验证,结果证明了协同控制策略能实现微网运行模式的无缝切换。     

一种微电网并/离网运行模式统一控制策略

微电网在并网和孤岛两种运行模式切换过程中,需要改变控制结构,容易造成电压和电流突变,影响系统稳定运行。为此,提出了一种微电网并/离网统一控制策略,将分布式电源(distributed generator,DG)控制为电流控制电压源(current controlled voltage source,CCVS),同时适用于并网、孤岛两种模式,模式切换过程中无需孤岛检测和控制策略切换,能较好地解决微电网无缝切换问题,并且保证并网时DG恒功率输出,孤岛运行时频率、电压稳定,负荷功率均分。仿真结果验证了该控制策略的有效性。     

微网系统并网/孤岛运行模式无缝切换控制策略

对于采用主从控制策略的微网系统,如何实现并网/孤岛工作模式之间的无缝切换是一项亟待克服的技术难点。首先介绍微网系统的基本结构和工作模式,结合微网系统并网/孤岛工作模式切换时的工作特征,提出一种改进的电压环调节器结构。即根据能量守恒原则,在工作模式切换前预先估算并设置调节器的输出需求,可较好地解决切换过程中微网母线电压的震荡和电流冲击等问题。其次,提出一种适合微网的软件锁相方法,保证各种切换条件下微网母线电压相位的连续性和平顺性,为不同工作模式间的无缝切换奠定基础,并对储能变流器的控制参数进行了优化设计。最后,建立微网系统的仿真模型和完善的实验验证平台,仿真和实验结果共同验证了所提控制策略和锁相方法的有效性和优越性。     

基于自适应模式切换的虚拟同步发电机功率控制策略

传统无互联线储能变流器"功率-电压-电流"三环虚拟同步发电机(VSG)控制策略在微网中受到广泛关注,但往往会引起其输出功率限额的问题,分析两种现有解决方案:(1)利用改进下垂动态改变下垂系数的方法,其调节能力有限,功率限制效果不佳;(2)利用下垂额定点调节环平移下垂特性曲线的方法能限制功率输出,但调节环的切换可能引起VSG输出功率出现较大波动,易导致系统不稳定。为此,提出一种基于自适应模式切换的VSG功率控制策略,即PQ控制的电流源模式和VSG控制的电压源模式的相位和电流指令都实时跟踪,为PQ-VSG控制模式间的自适应切换奠定基础。最后,建立微网系统的仿真模型和实验平台,仿真和实验结果验证了所提控制策略的有效性。     

高压微网运行模式切换控制策略

以未来可再生电能传输和管理(FREEDM)网络为研究对象,提出一种新型电压模式控制策略,用于实现FREEDM网络联网与孤岛模式间的切换。由于始终将并网逆变器控制为电压源,因此避免了运行模式变化时控制策略的切换,并采用改进的相角下垂控制取代传统频率下垂控制,使微网频率与输出功率分离,降低切换难度。联网运行时,将功率偏差作为反馈量加入到下垂控制环节,实现逆变器的恒功率输出。重新设计同步调节器,使微网进入联网模式时准同期并网,进入孤岛模式时降低脱网过程对微网的冲击,实现平滑过渡。仿真分析表明,本文所提出的控制策略可实现快速同步调节,切换过程公共连接点处(PCC)冲击电流较小,可以很好地稳定微网电压和频率,并有效抑制微网电源间环流。     

基于多层控制的微电网运行模式无缝切换策略

以浙江省温州市鹿西岛并网型微电网工程为实例,首先介绍了基于IEC 61850标准的微电网三层控制体系。然后,重点分析了并网高压快速开关及储能变流器的运行控制特性,并对储能变流器由功率控制转换到电压幅值—频率控制时的控制逻辑进行了改进,使其更适应系统运行模式切换的要求。通过微电网中央控制器和模式控制器的配合,尽量减小模式切换过程中由于功率不匹配带来的暂态冲击,成功实现了运行模式的无缝切换。最后,通过实际工程的现场测试,确定了策略中涉及的关键时间定值,最终实现了系统运行模式的无缝切换。     

基于换流器归一化模型的微电网无缝切换控制策略

针对采用主从控制模式,以储能系统作为组网单元的联网/孤岛双模式运行的微电网系统,首先介绍了微电网联网/孤岛双模式无缝切换控制策略;其次提出了“外环并行,内环共用”的储能换流器P/Q模式与V/f模式归一化控制模型,同时完成归一化控制器的参数设计以及归一化控制系统的稳定性分析;依托RT_Lab实时仿真平台,完成微电网联网/孤网双模式运行实时仿真模型搭建,完成控制策略的仿真分析,最后在国家能源大型风电并网系统研发（实验）中心微电网实验平台进行了微电网联网/孤岛双模式无缝切换实验,实验结果验证了控制方法的有效性。     

交直流微网PCC无缝切换控制策略研究

微网有两种典型运行模式,即并网运行模式和孤岛运行模式,当两种模式间需要切换时,为满足负载的不间断供电及较高的供电质量,微网与电网的公共连接点(PCC)是否能达到无缝切换已成为衡量微网系统控制策略优劣的主要指标。针对采用主从控制组网策略的交直流混合母线微网,通过深入分析微网的两种典型运行模式间进行无缝切换所需满足的条件,提出基于调频调相的PCC无缝切换控制策略。实验结果验证了所提出无缝切换策略的准确性、快速性和可靠性。     

多微网多并网点结构微网设计和模式切换控制策略

以鹿西岛微网示范工程为背景,介绍了鹿西岛微网特点,风电、光伏发电和储能的规模及组成,并重点阐述了多微网、多并网点结构设计以及分层控制的监控系统,详细分析了24个运行方式切换策略及切换流程,并结合实际运行结果进行验证。实践证明灵活的微网结构和智能的切换控制方法可实现微网并/离网无缝切换,有效提高海岛供电可靠性,减少夏季高峰负荷拉闸限电。     

基于多重逆变器复杂控制策略的微电网运行控制

针对传统的基于单个主控电源的主从控制和下垂控制存在的缺陷,本文借鉴传统电网的调频特性,提出了一种多重逆变器DroopV/fP/Q复杂控制策略用于微电网的运行控制,可充分利用负荷的频率特性,最大程度的避免微电网离并网转换时电源控制模式的切换,较好地实现离并网的平滑切换,有效地提高了微电网孤岛运行的可靠性。利用PSCAD/EMTDC软件搭建的微电网仿真模型验证了所提出的控制策略的正确性和可行性,为微电网的平滑切换和可靠运行提供了新的解决思路。     

交直流混合微电网中储能变流器无缝切换策略

设计了一种交直流混合微电网结构,分析了储能变流器在该微电网平台结构中的作用,重点研究了并网切换孤岛、孤岛切换并网的过程。针对不同工况互相切换过程中存在的问题,提出了储能变流器无缝切换策略,包含并网切换孤岛过程补偿算法与孤岛切换并网过程预同步方法。实现了两种工作模式间的无缝切换,变流器输出电压电流平滑过渡。仿真与实验结果验证了所提方法的有效性与可靠性。     

基于虚拟同步发电机的多能互补孤立型微网运行控制策略

以西藏措勤县多能互补孤立型微网示范工程为实例,首先,介绍了风力发电、光伏发电、柴油发电、蓄电池储能和水电的规模及组成。其次,重点分析了水电机组运行特性及基于虚拟同步发电机(VSG)控制的储能用电压源型逆变器运行特性,并对VSG同期并列装置及零起升压时间进行了优化设计,使其适应系统不同运行模式的要求。然后,详细给出了多微网系统的供电方式及其操作流程。最后,通过实际工程的运行考核,验证了所提控制策略的可行性与有效性。     

含多种分布式电源的微电网控制策略

针对微电网的并网与孤岛运行方式以及2种运行方式之间的转换,提出了一种含多种分布式电源的微电网控制策略。该控制策略中微电网中心控制器连续监测微电网和大电网的运行状态并对微电网进行统一的协调控制:对于并网运行的微电网,当检测到孤岛状态时立即切换到孤岛运行控制方式;对于孤岛运行的微电网,通过选择主调频电源实现微电网频率的无差调节,避免了下垂控制产生的频率偏差;微电网重新并网时,通过采用电压灵敏度分析方法调节并网接口处的电压幅值并监视与大电网的电压相位差,实现微电网运行方式的平稳切换。采用PSCAD/EMTDC软件对含多种分布式电源的微电网进行仿真分析。仿真结果表明,提出的控制策略能够维持微电网的稳定运行,并能实现微电网并网与孤岛运行方式的平稳过渡。