交直流混合微电网直流母线电压稳定控制技术

交直流混合微电网的直流母线电压的稳定控制对整个交直流混合微电网系统十分重要。针对交直流混合微电网中直流母线电压控制方式,提出一种实用、高效的交直流混合微电网直流母线电压自主偏差控制方法。在并网模式下,采用具有空闲模式下的直流母线电压下垂稳定控制方法,通过AC/DC变换器实现直流母线电压的稳定控制,避免了AC/DC变换器的频繁充放电操作;离网模式下,直流母线电压的稳定控制由接储能侧的DC/DC变换器控制。为了保证系统离网模式下可靠运行,直流母线侧可以接多路DC/DC储能类蓄电池,通过自主稳定控制既提高了分布式能源的利用率,又提高了空闲模式下电力电子设备的使用寿命。经试验验证,该方法具有很好的控制效果,为交直流混合微电网的发展提供了技术基础支撑。     

交直流混合微电网中互联变流器功率控制

针对交直流混合微电网,分析了各子网的下垂特性以及并网和离网2种运行模式下的功率平衡关系。为避免互联变流器频繁动作,提高系统电能质量,提出了一种基于单位化处理的交直流混合微电网下垂控制方法,并设计了误差动作阈值,推导了误差与交换功率之间的数学关系,实现了互联变流器的分区段控制。在PSCAD/EMTDC搭建了交直流混合微电网仿真模型对控制策略进行仿真,结果表明,在并网和离网2种运行模式下,互联变流器在相应区间都能准确、快速地调节直流微电网与交流微电网之间的交换功率,实现交直流混合微电网的稳定运行,验证了控制策略的可行性。     

交直流混合微电网潮流控制器功能规范研究

交直流混合微电网是交流微电网与直流微电网的有机融合体,兼具交流微电网和直流微电网的优点,并为解决高密度分布式发电接入配电网的有效途径,交直流混合微电网潮流控制器(hybrid microgrid flow conditioner,HMFC)是其中的关键设备,用于连接交直流混合微电网的交流母线和直流母线,实现交流微电网和直流微电网的电能双向变换与潮流控制。该文分析了交直流混合微电网的运行特征,明确了交直流混合微电网体系结构,提出并网和离网2种模式下HMFC以不同母线占优运行的功能规范,并采用DIgSILENT/Power Factory仿真验证其功能的稳定性。     

交直流混合微电网多模式协调下垂控制

交直流混合微电网是未来配用电系统的重要组成形式,对高密度分布式可再生能源的接入与消纳、直流负荷的高效直接供电,以及电力系统的高可靠性运行具有重要意义。相比于传统的交流微电网,交直流混合微电网拓扑结构更加灵活,运行模式多样,交/直流功率可以协调互动,但同时也对其稳定运行控制提出了诸多挑战。文章首先介绍了一种典型的分段式交直流混合微电网网架结构并依据此结构提出了交直流混合微电网并网、直流分段、交流分段、孤岛4种运行模式;然后提出适用于4种模式稳定运行及模式之间无缝切换的交直流混合微电网多模式协调下垂控制策略;最后,通过RT-LAB/MGCC半实物仿真验证了所提算法的正确性与有效性。     

混合微电网并离网切换控制技术研究

为保障混合微电网中交直流系统之间能量传递与系统运行稳定性,依据混合微电网运行需求,减小并离网切换扰动,基于联络变流器控制策略,提出一种用于虚拟同步机与定直流电压联合控制策略的改进预同步控制,实现并离网的无缝切换。首先建立了含虚拟同步机与定直流电压联合控制的混合微电网系统,分析了不同模式下的能量交互状态,通过定性分析模式切换过程,将无锁相环控制策略应用于联络变流器中,最后基于MATLAB/Simulink仿真平台搭建混合微电网仿真模型,对所提控制策略及方法进行验证。该控制策略可使微电网系统具有惯性阻尼及调频特性,同时在预同步控制策略的加入下,可以实现混合微电网在不同运行模式下的平滑切换,有效提高了混合微电网系统的稳定性及能源使用效率。     

基于虚拟同步发电机的微电网电能质量控制

交直流混合微电网(HMG)因兼顾了交流微电网和直流微电网的优点,得到越来越广泛的研究和应用,其中连接2个子网间的互联变流器(ILC)是维持交直流HMG稳定运行的关键。针对现有交直流HMG电能质量的研究,其交流子网频率和直流子网母线电压通常偏离额定值,属于有差调节。基于此,提出了一种基于虚拟同步发电机(VSG)的ILC控制策略,该策略不仅能使交直流HMG在并网运行和离网运行两种模式下的交流频率和直流母线电压始终维持在额定值,同时还能平滑交直流HMG中各单元的输出。最后搭建实验样机验证了所提策略的有效性。     

新型交直流混合微电网拓扑及其可靠性分析

交直流混合微电网综合了交流微电网和直流微电网的优点,是未来智能电网的发展趋势之一,而拓扑结构和可靠性研究是交直流混合微电网发展的基础。参考现有微电网拓扑结构,结合交直流混合微电网的构成和运行方式,提出了3类新型交直流混合微电网拓扑,分别是一对多型(一个交流微电网与多个直流微电网)、多对一型和多对多型,根据3类拓扑自身的特点,指出了各自的适用场景;基于配电网可靠性分析方法,考虑分布式电源接入和微电网孤岛运行,提出了交直流混合微电网的可靠性计算方法;通过算例,对比和分析了提出的3类新型交直流混合微电网拓扑的可靠性。     

并网模式下交直流混合微电网的优化调度研究

交直流混合微电网通过双向AC/DC功率变换器将交流微电网和直流微电网互联,其优化调度不同于传统微电网。研究以微网系统综合经济成本最优为目标,以系统可靠性为约束条件,建立了微网内各可控单元的优化调度模型。采用改进的萤火虫算法进行优化求解,得到并网模式下交直流混合微电网的优化调度结果及综合运行成本,并与传统交流微电网和直流微电网进行了对比分析。结果表明,交直流混合微电网能够有效降低系统综合运行成本,提高清洁能源利用率。     

多互联变流器并列运行的交直流混合微电网功率分层控制

针对多互联变流器并列运行的交直流混合微电网,分析了其运行特性与功率平衡关系.提出了交直流混合微电网功率分层控制。为保证子网间的功率平衡及电能质量,建立了直流电压、交流频率与子网间交换功率的数学联系,并将工作区间分段,避免互联变流器的频繁动作;为实现交换功率在互联变流器间的最优分配.以多个互联变流器综合传输效率最大化为优化目标.进行功率的协调分配。PSCAD/EMTDC仿真结果表明.在并网和离网2种运行模式下,交直流子网功率交换层都能够快速地调节直流微网与交流徽网之间的交换功率.互联变流器功率协调层都能够准确地进行功率分配,验证了分层控制策略的可行性。     

交直流混合微电网储能DC/DC及接口换流器协调控制

针对交直流混合微电网,提出一种接口换流器与直流侧电网储能DC/DC换流器的协调控制策略。不管系统工作在何种状态,储能DC/DC换流器始终进行电压控制以实现直流侧电压的零偏差,而接口换流器通过检测交直流混合微电网状态调节自身工作方式,实现微电网系统在并网及孤网模式下的稳定运行和2种模式稳定、快速的切换。通过计算机软件仿真及物理实验的验证,可以证明这种控制策略可以实现交直流混合微电网直流侧电压在孤网状态下的零偏差,并且运行与模式切换的稳定性良好。     

交直流混合微电网拓扑与基本控制策略综述

交直流混合微电网综合了交流微电网和直流微电网的优点,是未来智能微电网的可能发展方向之一。从交直流混合微电网典型拓扑分析、控制方式间的切换、互联变流器的控制等三方面对国内外的最新进展进行了介绍,并重点对典型拓扑的组网特点、适用性和优缺点,主从控制、对等控制和分层控制等不同控制方式下交直流微电网间的切换策略,互联变流器的传统控制方法与"网–网"新型控制方法等进行评述,最后给出了未来交直流混合微电网在微电网群之间的互联控制技术、并/离网切换技术以及互联变流器电路结构设计、容量选取和最优控制策略设计等的研究方向。     

交直流混合微电网中电力电子变压器功率控制与模式切换方法

提出电力电子变压器在交直流混合微电网中的功率控制与模式切换方法。在交直流混合微电网的离网模式下,提出剩余功率下垂控制方法实现交直流系统的相互支撑。为实现电力电子变压器不同运行模式下的无缝切换,将不同运行模式融合到1个功能外环中,有效地降低了模式切换时的暂态波动。仿真结果表明,所提功率控制策略既能避免交直流母线的过度耦合,又能为交直流混合微电网提供一定的相互支撑作用;所提模式切换方法在保持稳态性能不变的情况下,显著提高了电力电子变压器的暂态性能。     

孤岛交直流混合微电网功率互助策略

交直流混合微电网可以通过交、直流子微网之间的互助互济来有效协调混合微网系统功率的分配,并提高系统平抑功率波动的能力。为实现交、直流子微网之间合理互助互济,提出了一种孤岛交直流混合微电网功率互助策略。首先,为了避免互联变流器频繁动作带来功率损耗,提出了分层控制策略,该策略将系统运行模式分为功率自治模式与功率互助模式,并对运行模式的切换条件进行了合理设计;其次,提出了基于子微网自身条件以及蓄电池荷电状态(state of charge, SOC)的功率互助目标,并设计了基于交流频率和直流电压反馈的功率协同控制算法以实现功率互助目标。最后,在PSCAD/EMTDC中搭建了仿真模型,仿真结果表明,利用所提互助策略,交、直流子微网能够根据自身条件承担系统功率波动并维持蓄电池处于合理的荷电状态。     

基于通用电能路由器的微电网架构及其控制方法

在中压直流作为电源的交直流混合微电网中,低压公共交直流母线为多变流器的接入提供了稳定电压。微电网通过配置电能路由器,构建低压交直流母线电压,在保障交直流系统故障隔离的前提下,可实现交直流系统功率的双向传输,提升了新能源的消纳,同时还可提高混合微电网的运行可靠性。文中提出基于通用电能路由器单元的低压微电网系统拓扑,设计了电能路由器的端口配置及控制模式,优化了电源与电网的接入,通过多机并联控制策略,有效解决了多电源并联运行稳定性问题,研究了变换器的电压一次调节、二次调节及微电网控制模式快速转换的控制方法,可有效丰富配电网的运行方式,优化光伏、风电等新能源的消纳路径。     

交直流微电网互联变流器控制策略

交直流混合微电网是未来智能电网的重要组成部分,文中给出了交直流混合微电网的典型拓扑和4种运行模式,并对每种运行模式的功率平衡关系进行了详细分析。针对低压交直流微电网中阻抗比通常较大的特点,设计了适合低压微电网的电压—有功功率控制策略。对交直流混合微电网中互联变流器的功率传输关系和控制作用进行了深入分析,提出了适用于交流微电网和直流微电网之间互联的新型控制策略。根据互联变流器直流侧电容在功率交换中的作用,推导了传输功率与两侧电压之间的函数关系。在PSCAD/EMTDC仿真平台上进行了仿真分析,结果表明,在混合微电网脱离大电网的情况下,互联变流器能够很好地维持交直流两侧功率平衡,保证了交直流两侧电压质量。     

电力电子变压器对交直流混合微网功率控制的研究

针对应用于交直流混合微网的电力电子变压器(PET),分析了并网和离网两种运行模式,并设计了相应的控制策略。并网模式下,控制PET输入接口使交直流混合微网等效为"阻性负载"或"电流源",同时控制交流和直流输出接口都等效为恒定的电压源。对于离网模式,提出了混合功率下垂控制,能根据接口处频率和电压信息,结合混合微网下垂特性得到微网间需交换的功率。搭建了交直流微网系统和电力电子变压器仿真模型,仿真结果表明,在分布式能源功率波动情况下,PET能准确快速地调节主网、交流微网和直流微网三者间功率的流动,实现交直流混合微网的稳定运行,验证了控制策略的可靠性。     

一种直流微电网多模式能量管理策略研究

直流微电网因其能量利用率高、环境友好和经济性高的特点,在电网中将扮演越来越重要的角色。直流微电网运行模式多,内部分布式电源功率波动大,运行可靠性有待提高。文章提出一种直流微电网多模式能量管理策略,依据大电网工作情况以及直流微电网和大电网之间是否存在功率流动,将直流微电网与大电网相连时的运行模式分为主动并网、从动并网和离网模式三大类,根据每种模式下系统各单元之间的功率关系细化能量协调控制,既在从动并网模式下充分利用储能装置出力维持微电网功率平衡,提高并网时微电网的自主调节能力;又通过主动并网模式下储能装置蓄能,间接提高微电网离网时的独立调节能力,从而同时提高微电网的离并网独立运行能力。最后,用几种典型工况的仿真实例验证所提能量管理策略的可行性。     

并网型交直流混合微电网优化配置分析

考虑到目前直流负荷逐步增加的现状,以及交直流混合微电网的发展趋势,文中建立了以降低单位发电成本、换流损耗,提高自平衡率为目标的并网型交直流混合微电网多目标优化配置模型。并针对该模型,提出了相应的交直流混合微电网运行控制策略。采用实际工程数据,通过改进非劣排序遗传算法(NSGA-Ⅱ)进行了求解。得到了不同直流负荷比例下的交直流混合微电网优化配置结果,以及直流负荷比例增加对优化配置的影响,并将结果与传统交流微电网进行了对比,验证了所提出的优化配置模型和方法的合理性和有效性。     

交直流混合微电网动态架构重组研究

现有微电网的架构在运行期间极少变动,而微源输出功率具有随机性和间歇性,并且微电网负荷的波动较大,这导致系统难以获得全局最优运行状态。首先提出了交直流混合微电网动态架构重组的思想,以减少交流母线和直流母线之间的能量流动,实现交直流混合微电网的优化运行。构思了一种交直流混合微电网架构,分别建立了并网模式和孤岛模式下的数学模型,并以山东某光伏电站的光伏输出功率历史数据及相应的用户负荷数据为例,建立了基于支持向量机的超短期负荷预测模型和光伏输出功率预测模型,并在此基础上通过NSGA-Ⅱ算法动态优化混合微电网的架构。算例结果表明了所提架构重组思想的有效性。     

含分布式电源的多微电网并离网运行策略

针对目前含分布式电源多微电网并离网运行策略进行了研究。分析了多微电网的典型结构与运行模式,研究了不同运行模式下多微电网级和微电网级以及分布式电源级的运行目标与运行约束。描述了含分布式电源的多微电网的并网和离网过程,建立了并网和离网过程中多微电网的安全约束。依据多微电网并网和离网特性,提出了并离网运行策略。仿真测试了并离网策略对多微电网的并网和离网过程的影响。