基于多个松弛终端的直流母线电压分层控制策略研究

独立运行的多微源直流微电网,因其抗扰动能力弱,需要制定合理的能量管理控制策略来平衡微源间的功率流动,实现直流微电网的稳定运行。采用基于多个松弛终端的直流母线电压分层控制策略实现直流微电网的协调控制,当直流微电网中光伏发电功率或者负载发生变化时,通过松弛终端来维持直流母线电压稳定。根据电压分层控制策略,文章所研究的微网组网中松弛终端是超级电容、蓄电池和燃料电池,分别采用双闭环电流电压控制、基于电压的下垂控制和恒压控制实现孤岛模式下分布式发电系统和混合储能系统间的功率平衡。其中光伏发电根据需要可以作为松弛终端,也可以作为功率终端。通过仿真分析研究,验证了该控制策略的良好效果。     

光储交直流混合微电网协调控制策略及试验设计

针对光伏发电输出功率的随机性和波动性,提出一种适用于光储交直流混合微电网协调控制策略,搭建了光储混合微电网实验平台,完成了硬件电路器件选型和主电路设计,并基于dSPACE1006设计了控制软件,进行了并网模式和孤岛模式下的变载试验。结果表明,所提出的光储微电网协调控制策略可以有效的平滑光伏系统的输出功率,维持交直流母线电压稳定,保证微电网在并网模式和孤网模式下稳定运行。     

并网型直流微电网协调控制策略

大量的电力电子装置接入直流微电网中,降低了系统的惯性,因此需要设计微网内功率的控制策略,以保证母线电压不发生严重波动甚至崩溃。提出了一种基于光伏、储能、联网单元的并网式直流微电网协调控制策略。以母线的简化电路为基础,分析了直流母线电压与功率平衡的关系;划分系统的4种工作模式和运行状态,据此对母线电压进行分层,并设计了基于对等控制策略的联网变流器、储能单元和光伏控制方案。仿真结果表明,该控制策略能够在微电网内出现功率不平衡时,将母线电压波动控制在额定电压的±10%以内,且下垂控制使相关设备具有即插即用的功能,实现了设备层和系统层在无通信条件下的协调配合。     

基于改进自适应分段下垂控制的光伏直流微电网研究北大核心CSCD

在含多个光伏单元的直流微电网系统中,因各光伏出力的随机性,采用分段下垂控制会导致功率分配不合理,且无法有效控制母线电压。针对自适应分段下垂控制在光伏出力连续变化时存在下垂系数突变问题,文章基于非线性函数提出了一种改进的自适应分段下垂控制方法,使下垂特性曲线在额定工作点平稳过渡,改善轻载条件下母线电压偏移率及重载条件下功率的分配精度;其次,利用小信号分析法对光伏侧变流器建立输出阻抗模型,分析改进的控制方法对系统环流的影响;最后,通过Matlab/Simulink进行仿真分析,验证了改进的控制策略可以改善轻载状态母线电压偏移率及重载状态功率的分配精度,而且在光伏出力连续变化时,可以使系统的过渡更加平稳。     

光伏直流微电网超级电容储能控制策略研究

光伏直流微电网有离网和并网两种工作模式。离网模式下,由于负荷及分布式电源功率变化,导致母线电压波动;并网模式下,微电网输入功率变动以及非线性负载产生的低次谐波会使并网电流脉动,影响电能质量。文章提出了基于超级电容的储能控制方案,利用超级电容的快速充放电特性,离网运行时在传统双闭环控制方案中加入电压的功率微分控制,稳定直流母线电压的波动;并网模式时提出一种并网电流脉动补偿控制方案,降低并网电流的脉动,提高电能质量。最后,仿真建模验证了所提控制方案能有效解决直流母线电压波动及并网电流脉动的问题。     

光储微电网功率优化方法及协调控制策略研究

光储微电网作为一种友好发电模式具有平抑网侧功率波动、光伏发电产能趋稳以及可调度性等优点,是实现"源-网-荷-储"系统稳定运行和可再生能源充分消纳的优选方案.围绕光储微电网功率优化与灵活运行提出了组件级配置方案和协调控制策略,进一步释放光伏发电潜力以及促进储能单元高效运行.首先,针对光伏组件失配导致的"木桶效应"及储能变...     

考虑储能优化的直流微电网协调控制研究

文章提出一种基于移相控制双半桥变换器的独立直流微电网协调控制策略。该策略以稳定母线电压和平衡系统有功功率供需为主要目标,根据母线电压波动改变移相角控制储能电池功率,确保独立直流微电网稳定可靠运行。采用双半桥变换器可实现储能电池电气隔离,移相控制可提高双半桥变换器升压比,进而提高储能系统的安全性。利用Matlab/PSIM联合仿真平台搭建独立直流微电网模型进行分析,仿真结果表明该协调控制策略可稳定储能电池输出功率,扰动发生时电压波动小、响应速度快,有效提高了系统可靠性。     

含多微源的微网并网控制运行特性研究

文章以永磁同步风力发电机、光伏发电系统、蓄电池储能系统建立了混合微网结构模型。为了充分发挥各微源的优势并保证微网的供电质量,对各微源控制器采用不同控制策略进行。对风力发电系统采用改进PQ控制、光伏发电DC/DC变换器进行最大功率跟踪法控制以及蓄电池采用定直流电压控制来维持直流母线电压。文章基于PSCAD/EMTDC软件对系统不同运行工况进行仿真,结果表明控制策略具有正确性及可行性。     

光储直流微电网多运行工况稳定性分析

直流微电网的结构越来越复杂,运行工况也越来越多,而现有稳定性分析方法主要针对单一工况。因此研究适用于多工况运行系统的通用稳定性分析方法非常必要。首先,依据不同的运行工况建立光储直流微电网各单元的阻抗模型,利用稳态分析法结合劳斯判据推导得出系统稳定时负载功率及母线电容的边界条件;其次,通过重新定义系统环路增益表达式,得到更具通用性的基于母线电压控制变换器（BVCC）和母线电流控制变换器（BCCC）的稳定性判据,并利用该判据对系统多种运行工况进行稳定性分析,借助所得边界条件对稳定裕度较低的工况计算合适的系统参数,保证系统能够处于稳定运行状态;最后,搭建系统的仿真模型,通过对3种典型工况仿真分析,验证边界条件及稳定性分析结论的准确性。     

基于改进下垂法的光伏微电网并网控制策略研究

基于光伏发电的特点,分别提出了光伏微网孤岛运行、并网运行模式下的电压型下垂法控制策略。实现了其在孤岛模式下的切入负荷的均匀分配和自身稳定运行,以及并网模式下的直流母线电压稳定和最大功率输出。针对由孤岛模式到并网模式切换瞬间对配电网造成冲击的问题,设计了基于改进下垂法控制的预同步器,确保光伏微网的安全并网。基于Matlab/Simulink的仿真实验,验证了所提控制策略的正确性、可行性和有效性。     

基于双闭环策略的光伏并网逆变器鲁棒H_∞控制

光伏并网系统中,为了抑制逆变器参数不确定和外界干扰对输出电能的影响,提出了鲁棒双闭环控制策略。首先设计电压环线性化自抗扰鲁棒控制器,以稳定直流侧母线电压;其次建立系统电流环的广义参数不确定模型,并利用LMI设计了电流环鲁棒H∞控制器,实现对逆变器有功电流和无功电流的精确控制。通过仿真与传统PI控制方法进行比较,验证了该控制策略可以有效地消除模型不确定因素和外界扰动对系统输出性能的影响,增强光伏并网系统的鲁棒稳定性。     

基于DIgSILENT的光储联合系统作为地区电网黑启动电源可行性研究

为提高光多水少,甚至无水电地区电网的黑启动能力,该文提出了一种以光伏电站配置大容量电池储能系统作为黑启动电源的方案。首先,基于DIgSILENT/PowerFactory电力系统仿真平台,搭建光伏发电系统。为了维持其直流母线电压稳定和最大化光资源利用率,光伏逆变器采用电压/无功外环电流内环控制,Boost变换器采用MPPT控制。其次,在光伏发电系统的送端交流母线处配置储能,形成光储联合系统（photovoltaic-battery energy storage systems,PV-BESS）。储能部分DC/AC变换器采用V/f控制,以维持系统电压及频率的稳定。最后,考虑不同太阳辐照度、不同温度以及不同光储容量配比等情况,对输电线路空载充电以及启动大容量火电厂辅机的暂态过程进行仿真,验证了所提方案的可行性。     

基于混合储能的直流微电网孤岛运行控制策略研究

分布式能源越来越受到人们的重视,但由于分布式能源发电的不稳定性特点,也加大了大电网的波动风险。微电网能够弥补分布式电源的缺点,减轻大量入网对电力系统的影响。由于微电网运行中,负载不断变化导致母线电压波动,因此维持母线电压稳定,将有利于微电网平稳运行。为提高微电网的经济性与可靠性,采用锂蓄电池-超级电容混合储能系统,并针对混合储能系统的直流微电网孤岛运行策略进行研究。根据微电网储能系统、锂蓄电池储能和超级电容器储能等基本原理,针对孤岛运行模式下微电网母线电压波动及储能系统运行性能下降的问题,设计了一种基于混合储能的直流微电网孤岛运行状态下的控制策略。用电压电流双闭环的储能系统控制方式,以DC-DC变换器进行功率分配,锂蓄电池对低频部分功率进行补偿,高频部分功率由超级电容器补偿。同时该混合储能系统能有效减少锂蓄电池充放电变化,避免过充过放现象的发生。通过Matlab/Simulink软件搭建仿真平台进行仿真模拟,证实了所设计的控制策略在稳定母线电压,避免蓄电池频繁充放电及过充过放现象中具有良好的优化作用。     

直流微电网储能装置双向DC-DC变换器参数自适应反步控制

储能装置是支撑微电网灵活运行的关键.包含储能装置的直流微电网高度电力电子化,呈现强非线性特征,且系统参数时变.针对分布式电源功率波动引起的孤岛型直流微电网母线电压波动问题,采用蓄电池作为系统功率平衡装置,基于参数自适应反步方法设计了储能装置充放电控制器.首先,基于戴维南等效模型建立了蓄电池和Buck/Boost变换器组...     

基于分层控制的孤岛微电网储能优化控制策略

针对直流微网在储能控制策略中所采用的传统下垂控制方法,存在功率输出不均、母线电压跌落等问题,提出了微电网在孤岛模式下储能装置稳定直流母线和负荷恒功率运行的分层控制策略,将微电网优化控制过程分为两层:一级控制层下的储能作为微电网主要能量分配的装置,提出了基于双闭环的下垂控制策略,将储能电池变换器通过P-f、Q-u进行双层...     

基于滑模变功率跟踪的PV-VSG控制技术

针对含储能装置的传统光伏虚拟同步发电机（PV-VSG）不仅投资成本高且未考虑光伏阵列输出特性的问题,提出一种基于滑模变功率点跟踪（SM-VPT）的PV-VSG控制策略。该方法在滑模控制的基础上引入直流母线电压偏差控制,调整光伏阵列的功率跟踪轨迹,实现光伏出力自适应匹配负载需求,即当光伏容量充足时,只提供与负载相匹配的功率;光伏功率不足时,可实现传统的MPPT控制以减少电力短缺,同时防止直流电压骤降,保证系统稳定运行。该方法使PV-VSG能够按需向负载供电,无需增加额外的储能设备,可实现光伏发电系统直接以VSG形式接入并网,仿真结果验证了所提控制方法的有效性。     

计及混合储能荷电状态的光伏直流微网功率分配策略

针对光伏直流微电网中光伏出力和负荷投切产生的功率波动,将锂电池和超级电容器构成的混合储能系统（hybrid energy storage system,HESS）运用在直流微网中可以平抑系统功率波动和稳定直流母线电压。在考虑超级电容荷电状态（SOC）的二次功率分配的基础上,提出一种基于光伏单元,混合储能系统和负荷三者协调运行的控制模式。根据光伏电池出力情况和负载消耗功率的关系以及各储能单元间SOC的不同,将光伏直流微电网分为4种运行模式,实时调节各储能单元的出力情况,使系统各微源间的功率达到动态平衡。最后,在PSCAD/EMTDC中搭建了一个含混合储能系统的光伏直流微网仿真模型,结果表明所提控制策略既能稳定运行在各种工作模式,又能保证直流微网系统稳定可靠运行的前提下优化各微源间的出力,验证了该控制策略的有效性和准确性。     

基于BP神经网络光柴孤网运行优化控制研究

摘要： 光柴互补发电独立微电网系统,主要包括：光伏电池组发电、柴油机发电和负载等,光伏发电模型采用MPPT控制。在确保光伏最大功率输出的基础上,对原动机及其速度/功率反馈系统、同步发电机及其励磁控制系统进行分析,建立相应的数学模型。设计基于BP神经网络算法PID控制器,控制原动机的转速调整其输出功率,维持微网系统频率的恒定。仿真结果表明：该控制策略实现光伏最大功率输出,提高太阳能利用率。同时,保证微网系统的频率恒定。     

考虑光伏输出功率裕度的直流配电网自适应下垂控制北大核心CSCD

直流配电网中接入多个光伏电源时,功率裕度不同的光伏电源对系统不平衡功率的调节能力存在差异。为利用光伏电源的输出功率裕度调节直流母线电压,文章提出一种考虑光伏输出功率裕度的直流配电网自适应下垂控制策略。该策略利用光伏侧变流器输入端与输出端的电压信号对系统负荷变化以及光伏电源输出功率裕度的情况进行判断。对传统的下垂系数引入了基于光伏侧变流器输入端电压偏差的修正量,在输出功率裕度不同的光伏电源间,实现不平衡功率的合理分配。建立光伏侧变流器输出阻抗模型。理论分析表明,文章所提自适应下垂控制能有效提高多光伏并联接入直流配电网系统的稳定性。最后,基于Matlab/Simulink平台仿真验证了所提控制方法的有效性。     

双向DC-DC与超级电容系统非线性协同控制研究

以含超级电容为储能本体的光伏变换器系统为研究对象,提出一种改进型非线性协同控制方法对超级电容进行充放电控制,并通过双向DC-DC变换器协调光伏供电母线与超级电容之间的能量传递,可有效增强光伏发电系统母线电压稳定性。对该控制策略进行Matlab/Simulink模拟分析与实验验证,研究结果表明:采用带积分项与设定参数在线调整的改进型非线性协同控制方法能有效提高微电网直流侧适应光伏发电随机波动性和间隙性的能力,克服超级电容充放电过程中端电压变化大、无稳定工作点及DC/DC变换器本质是非线性的弊端,从而避免电压波动引起的电网故障;在突发辐照度变为0 W/m~2,超级电容端电压大幅下降故障后系统具有快速动态恢复效果。该方法实现简单、抗干扰性强,适于超级电容直流储能单元。