微电网中并列运行逆变器控制策略研究

考虑到微网内分布式电源的多样化和分散性,提出一种PQ控制与基于下垂特性的电压电流控制相结合的控制策略。PQ控制可以实现间歇性微源的最大能源利用率,基于下垂特性的电压电流控制在微网运行模式或结构发生变化时,可以很好地实现负荷功率共享,以维持微网频率和电压的稳定。此控制策略既可以在并网模式下运行,也可以在孤岛模式下运行。 并在PSCAD/EMTDC仿真平台上搭建了微电网仿真模型,验证了此控制策略的正确性和有效性。     

基于对等控制策略的微电网运行

为减小微电网对通信系统的依赖性,实现分布式电源和负荷的即插即用,结合微电网不同运行模式,研究了微电网对等控制策略。在对等控制策略中,分布式电源采用下垂控制,调节分布式电源的输出电压和频率;下垂控制器中的P-f和Q-U具有线性的下垂特性。建立了对等控制策略下的微电网运行模型,分析了并网和孤岛运行模式之间切换、孤岛模式下切/增负荷及孤岛模式下切/增微电源三种运行状况下的微电网运行特性,基于Matlab/Simulink仿真结果,研究了微电网母线电压、DG频率和功率的变化规律,验证了控制策略的正确性和可行性。     

微网孤岛模式下负荷分配的改进控制策略

以含多个分布式电源的微网为研究对象,提出一种微网孤岛运行模式下的负荷分配改进控制策略.针对传统VIf下垂特性控制方法的不足,基于V/δ下垂特性控制的思想,增加了P-δ F垂控制修正项和Q-V下垂控制修正项,有效跟踪功率变化的动态特性,优化了微网内部的负荷分配.同时,设计了辅助控制器,对每个逆变器参考电压的d轴分量进行修正,并采用高的P-δ下垂控制因子,可有效防止系统在微网内负荷或电源显著变化时发生震荡,并能确保合理的负荷分配.对孤岛模式下不同的系统状态进行仿真和对比分析,验证所提出的控制策略的有效性.     

引入负荷电压和电流前馈的V/f控制方法

为了稳定离网模式下微网的频率和电压,以含有多种分布式发电的微网系统为研究对象,提出一种基于蓄电池的孤立微网的频率电压控制策略。针对传统的V/f控制策略没有考虑负荷结构变化的问题,蓄电池的控制基于V/f控制的思想,增加负荷电流和电压的前馈,计及系统负荷结构和参数的双重变化。根据该控制方法建立详细的蓄电池的充放电控制系统,并与传统的V/f控制策略进行比较。同时,将该控制方法应用于包含有多种分布式发电的微网系统,对孤岛模式下不同系统状态进行仿真和分析。仿真结果表明,引入负荷电压电流前馈的V/f控制方法是有效的和实用的,该控制方法能快速调节离网模式下微网的频率和电压。     

微电网主/从控制策略的分析研究

在考虑微电源类型差异性和负荷分散性的基础上,结合微电源的两种不同运行模式,采用主/从控制策略,即将恒功率控制(PQ控制)和恒压、恒频控制(V/f控制)结合起来对微电网进行控制.在并网模式下,采用PQ控制,实现微电源对参考有功和无功的控制;在孤岛模式下,采用V/f控制,为微电网运行提供稳定的频率支撑.为了验证所设计的主/从控制策略能使微电网可靠运行,对微电网在联网运行模式和孤岛运行模式之间切换,以及孤岛模式下切/增负荷两种运行状况下的运行特性进行分析.通过Matlab仿真,对微电网母线电压、系统频率和功率的变化规律进行分析,证明了本文所设计的主/从控制策略的正确性和可行性.     

高压微网孤岛运行时频率稳定控制策略研究

当采用大量电力电子设备的微网孤岛运行时,使用P/f下垂控制存在负荷快速分配与频率稳定控制之间的矛盾,为此,提出改进的P/和Q/V下垂控制策略,将电压和相角偏差作为前馈量加入功率控制环节,实现电压和相角的二次调整,提高潮流变化时系统的动态适应性。仿真分析表明,所提出的控制策略不仅可实现负荷快速分配,而且相比P/f下垂控制具有更小的频率偏差,为高压微网孤岛运行时频率稳定控制提供了一种新方法。     

基于下垂特性的分布式发电系统的设计

分布式发电微网系统,既可以与配电网联网运行,也可以与配电网断开孤岛运行,在运行模式切换的过程中,分布式电源的并网控制策略起着关键性的作用。基于传统的电压频率下垂特性理论,结合有功和无功功率解耦控制技术,提出了一种新型的分布式电源的控制策略。在微网系统联网运行模式下控制分布式电源输出指定的有功和无功功率,在孤岛运行模式下为微网系统提供电压和频率的支撑。结合相关算例,详细分析了分布式电源的动态特性。仿真结果验证:控制策略正确、有效,能保证系统的电压偏差约为+8%,频率偏差约为±0.25 Hz。为微网系统中分布式电源的应用提供了理论基础。     

基于Matlab/Simulink的分布式电源控制方法

分布式电源控制是实现微电网控制及可靠运行的前提。利用Matlab/Simulink仿真环境,根据PQ、V/f、Droop3种典型微电源控制方法的基本原理,建立了仿真模型。在分析原理的基础上,通过仿真算例,验证了各模型的正确性和有效性。仿真结果表明:PQ控制可实现微电源有功和无功功率的指定控制;V/f控制实现了负荷功率变化时不同微电源间变化功率的共享,且在微电网孤岛运行时能为微电网系统提供电压和频率支撑;Droop控制模型能够实现功率共享并保证频率和电压的稳定。所建立的模型可以用于分布式电源并网或接入微电网运行控制问题的研究,具有一定的通用性和拓展性。     

基于分布式发电系统并网逆变器主从控制策略研究

考虑到分布式发电系统中微电源特性多样及其并网逆变器控制策略跟随运行方式的改变而不同,分析了基于下垂(Droop)控制、恒压频比(V/f)和功率恒定(PQ)控制的并网逆变器控制方法,对比分析了基于Droop+PQ控制和V/f+PQ控制的并网逆变器主从控制策略,提出了一种基于V/f+PQ主从控制的微电网并网/孤岛运行模式下的并网逆变器控制策略。最后在MATLAB/Simulink环境下仿真建模,结果表明所提的基于V/f+PQ主从控制策略在微电网并网/孤岛运行模式下具有较好的功率跟踪性能、系统电压和频率稳定能力。     

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。     

微网运行模式及控制策略研究

微网技术解决了分布式发电大规模并网的问题,提高了可再生能源的效能,是分布式发电的高级利用形式。介绍了微网和并网开关的基本结构,分析了微网的运行模式,包括并网运行时微网的并网标准、微网与大电网的相互作用、孤岛运行时孤岛检测与孤岛划分。针对微网在不同运行模式下,其内部分布式电源运行特性不同的特点,对微网的控制策略展开深入的研究。     

使用电压-相角下垂控制的微电网控制策略设计

根据微电网的特点,对微电网2种运行模式采取的不同控制策略进行设计。微电网孤岛运行时,分布式发电单元采用电压源逆变器控制,使用电压—相角下垂控制实现按预定比例分配负荷功率,该下垂控制较电压—频率下垂控制可以提供更好的频率支撑。微电网并网运行时,分布式发电单元采用PQ控制,按照功率设定值输出功率。通过设计对应电压—相角下垂控制的同步控制器实现了微电网运行模式的无缝转换。利用MATLAB/Simulink对微电网运行模式转换和微电网孤岛运行时使用的2种下垂控制进行对比仿真分析,验证了电压—相角下垂控制策略的可行性和有效性。     

低电压微电网虚拟坐标变换下垂控制策略

为提高低电压(Low Voltage,LV)微电网处于模式切换过程和孤网模式时负荷功率的稳定性,提出采用虚拟坐标变换下垂控制策略,以解决LV微电网采用传统下垂控制策略导致的分布式电源变流器输出有功功率和无功功率耦合性问题。利用有功功率和无功功率进行虚拟坐标变换与传统下垂控制策略相结合,在LV微电网模式切换过程和孤网模式时,采用传统下垂控制策略对变流器输出功率进行控制,然后对虚拟有功功率和虚拟无功功率进行虚拟坐标逆变换,完成对有功功率和无功功率解耦,进而可以满足负荷功率需求同时优化负荷电能质量。通过仿真,验证此控制策略的正确性和有效性。     

基于改进功率环的微电网对等控制策略研究

基于传统下垂控制方法存在的不足,同时考虑减小微电网依赖于通信系统,使负荷和分布式电源能够即插即用,提出一种基于改进功率环的微电网对等控制策略。传统的下垂控制方法会造成系统频率和交流母线电压的偏差,针对该问题,引入电压补偿环节和频率补偿环节,构建改进的功率环反馈控制器。利用该控制策略对由2台同容量分布式电源构成的微电网进行仿真分析,并和采用传统下垂控制方法所得结果进行比较,此外,在并网/孤网切换模式和负荷投切模式下,分析该控制策略下的微电网运行特性,仿真结果表明了基于改进功率环的微电网对等控制策略能够有效降低系统频率和交流母线电压的偏差。     

基于母线电压分层的直流微网系统协调控制

在直流微网系统中,各分布式单元通常以分散的方式接入直流母线,而分布式电源和负荷易受到外界环境影响,从而影响直流微网母线电压稳定性。因此设计一种基于母线电压分层的直流微网系统协调控制策略,构建以光伏发电为主的直流微网系统结构,将母线电压划分为5个层级,针对不同层级对应的运行模式,研究分布式单元运行方式及其控制策略,最后通过仿真实验验证了所提控制策略在因环境因素变化导致光伏发电波动和负荷波动的情况下对抑制系统母线电压波动的有效性。     

微网孤岛模式下负荷分配的改进控制策略

考虑到微网线路阻抗呈阻性引起有功和无功之间存在强耦合,在孤岛模式下,采用传统V/f下垂控制策略不能有效地实现分布式电源输出功率随着负荷功率变化而变化,为实现负荷功率的合理分配,提出采用坐标旋转的虚拟功率V/δ下垂控制策略。该策略由于采用正交线性旋转变换矩阵,实现了功率的解耦,并且增加了功率输出限制反馈环节修正项和微分环节修正项,有效地跟踪负荷功率的变化,确保负荷的合理分配。通过对微网孤岛运行模式下增/切负荷或退出某一分布式电源进行Matlab仿真分析,验证所提出控制策略的可行性。     

基于本地测量的微网逆变器离/并网功率精确和统一控制

在包含多微源的微网系统中,微源逆变器输出功率的精确控制和离/并网运行模式下控制目标的自动切换对于微网电压和频率的稳定以及潮流的控制都具有重要意义。在下垂控制的基础上,提出了基于本地测量的自适应双虚拟阻抗和功率补偿导纳控制方法,消除了不同类型线路阻抗引起的功率耦合,改善了离网时负载分配的准确性。同时,通过提出一种自适应的电压补偿方法,实现了分布式电源离/并网运行的统一控制,并改善了离网时的电能质量和并网时输出功率的跟踪精度。通过建立离/并网模式下逆变器的小信号模型,对控制器参数进行了优化设计。仿真和实验结果验证了理论分析的正确性和所提出的控制方法的有效性。     

分散自律架构下微电网功率管理与协调控制

以包含光储单元的微电网为研究对象,首先总结分析了微电网在并网和孤岛模式下光储系统中光伏与储能的逆变器控制策略;然后提出了微电网在并网及孤岛模式下的功率管理策略,在并网模式下通过调节储能来维持公共连接点(PCC)处交换功率的恒定,在孤岛模式下通过分析微电网的多分段P/f特性曲线,针对不同运行场景基于本地信息对网内功率实施分散自律管理及控制。针对储能充电的场景,提出一种基于储能充电功率修正的管理控制策略,该策略通过改变光伏DC端口的参考电压使其偏离最大功率运行点,从而达到减发电的目的以满足储能荷电状态及最大充电功率的限制。最后基于仿真和实验对所提控制策略进行验证。