基于逆变器下垂控制的微电网动态性能分析

微电网采用下垂控制可以提高系统运行的可靠性和灵活性,易于实现分布式电源和负荷的"即插即用"。建立了基于逆变器下垂控制的微电网孤岛运行的动态模型,并举一案例,分析了微电网状态矩阵的特征根与逆变器控制参数和网络参数的灵敏度关系,以及P-f、Q-V下垂系数与微电网稳定性的关系,并研究了逆变器控制参数和网络参数对不平衡负荷功率分配的影响。     

下垂控制微电网的频率调节特性的研究

指出微电网采用下垂控制可以减小对通信系统的依赖,提高微电网的可靠性,易于实现分布式电源和负荷的即插即用。基于逆变器采用下垂控制方式的基本原理,讨论了逆变器的端电压、相角与其输出的有功功率、无功功率的相关性;理论研究了逆变器采用下垂控制的频率调节作用和下垂控制微电网的频率调节特性;最后在Matlab/Simulink仿真平台搭建一微电网的仿真模型,分析了负荷并网和分布式电源并网时微电网的动态特性,以及下垂控制逆变器的频率调节作用。研究表明,下垂控制的微电网能够自动调节系统的电压和频率,动态调节逆变器的空载运行参数可以实现微电网频率的无差调节。     

基于Matlab/Simulink的下垂控制微电网动态特性的仿真与分析

以一基于下垂控制的微电网为研究对象,在Matalb/Simulink平台搭建仿真模型。对微电网并负荷和切除分布式电源进行了详细的仿真分析,同时研究了逆变器设置参数对微电网动态特性的影响,得出下垂控制的微电网是一个N+X冗余系统,可以实现DG和负荷的即插即用;调节逆变器设置参数可以调节微电网的动态特性。     

基于改进动态下垂控制微网控制方法研究

为了提高分布式电源并联运行时的系统功率均分准确度以及负荷变化时的系统稳定性,提出了一种基于改进动态下垂控制的微电网控制方法.首先,针对传统下垂控制特性进行分析,引入动态下垂系数、灵敏度系数,建立改进动态下垂系数控制模型,并通过搭建仿真模型和实验对其有效性进行验证.其结果得到:基于改进动态下垂控制的微电网控制方法可以将电...     

微源并网逆变器下垂控制策略的改进研究

针对下垂系数大难以保证微电网稳定性,下垂系数取值小则反应速度慢的不足,提出了一种基于类似磁滞曲线的非线性下垂特性的逆变器下垂控制策略,通过实时改变下垂系数,提高负荷功率分配精度,有效抑制电微网频率和电压的大幅度波动,改善系统稳定性;并通过在功率控制环节中增加前馈环节进一步提高微电网稳定性.建立了简化的逆变器接口的微网小扰动分析数学模型,仅考虑功率环等慢动态过程.各微源接口先在各自本地坐标轴上建模,然后通过网络方程将各微源接口和负荷变换到统一旋转坐标轴,最后将方程线性化得到微电网小扰动分析模型,分析了下垂系数和前馈环节对微电网小扰动稳定性的影响.采用PSCAD/EMTDC搭建了基于此控制策略的微电网仿真模型,仿真结果验证了此控制策略的有效性.     

逆变型微电源孤岛模式下的控制策略

针对微电网孤岛运行模式下的传统下垂控制依赖于下垂系数、网络的动态特性的不足,对其进行改进。采用自适应前馈补偿对微电源和微电网其他部分进行动态解耦,以提高动态系统的稳定性和鲁棒性。采用小信号模型进行稳定性分析,增加了递推最小二乘估计算法来估计系统运行点,使控制系统具有自适应特性。该控制策略适用于多逆变型微电源并联运行和功率均分。利用MATLAB/Simulink建立微电网仿真模型,仿真结果表明所提出的控制方法在微电源为可再生能源发电和微电网内部动态特性变化时,可以较快响应并能防止系统发生振荡。     

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。     

考虑参数空间潮流可行域的交直流混合微电网下垂系数选取

孤岛运行模式下,交直流混合微电网中的分布式电源逆变器的下垂系数会影响系统潮流可行域,而传统的下垂系数由逆变器的容量、频率和电压调节范围决定,并未充分考虑这一影响。针对上述问题,首先建立了考虑逆变器控制方式的交直流混合微电网潮流计算模型,基于此提出了参数空间下的潮流可行域快速计算方法,进一步分析了下垂系数对潮流可行域的影响,综合考虑负荷稳定裕度和小信号稳定因素求取下垂系数最优值。最后,针对改进的12节点的交直流混合微电网算例进行仿真计算,验证了所提方法的有效性与适用性,与传统方法相比系统电压稳定裕度显著提升。     

基于多分段P/f特性曲线的独立微电网协调控制策略

针对独立微电网中分布式电源多元化的特点,在考虑分布式电源运行控制方法上,采用一种主从-集中与对等-分散的混合协调控制策略。将微电网中多个具备下垂特性的分布式电源进行对等控制,为分析对等控制中频率稳定的问题,基于平均频率法建立相应小信号模型进行分析并确定下垂系数。在主从-集中控制中,储能运行在V/f策略下维持系统稳定,光伏运行在PQ策略下输出指定功率。提出一种基于多分段P/f特性曲线的独立微电网功率分散管理策略,下垂联合单元与主从联合单元基于该特性曲线交替运行。最后基于PSCAD搭建相关仿真模型进行计算分析,结果验证了所提策略的正确性与有效性。     

低压微电网平滑切换控制策略研究

为了避免微电网并网与孤岛运行模式控制策略的切换,实现微电网并网模式和孤岛模式之间的平滑切换,研究在低压微电网下垂特性的基础上,提出了一种采用外环功率控制和内环电压电流双环控制的三环控制策略,实现并网时基于下垂控制的间接恒功率控制,孤岛时分布式电源自动调节功率输出,并设计了微电网同步并网控制器,有效地减少了微电网过渡过程产生的冲击。仿真结果表明,所提微电网逆变器控制策略运行稳定,运行模式之间能平滑切换。     

孤岛运行下垂逆变器二次调频方法

为消除下垂控制引起的微电网频率静差,提出一种基于积分超前补偿环节的孤岛运行的下垂逆变器二次调频方法。采用基于组件连接法的小信号状态空间分析法对系统参数进行分析和设计,实现了逆变器之间无需通信即可消除频率静差,且提高了逆变器下垂系数的稳定范围和多并联逆变器系统的稳定性。在MATLAB/Simulink上对多并联逆变器系统进行仿真,验证了所提方法的有效性。     

微电网中基于公共负荷侧电压的改进下垂控制

针对多逆变器并联的微电网系统,以均匀分配各逆变器无功功率,减少各逆变器输出电压降落为目标,文章对改进传统下垂控制方法展开了研究。首先在分析了传统下垂控制方法分配逆变器无功功率不均匀机理的基础上,提出了一种引入公共负荷侧电压反馈的下垂控制方法;然后小信号分析方法对该策略进行建模,为系统参数设定提供了理论依据;最后通过MATLAB仿真来验证本文的控制策略,仿真结果显示,在不影响有功负荷在分布式电源间分配的情况下,能够改善分布式电源间无功出力的分配关系,提高微电网的供电质量。     

基于自适应下垂法的有功功率均分控制

在低压孤岛微网中,受到线路阻抗不一致的影响,线路阻抗与并联逆变器的容量不匹配,传统下垂控制方法不能使并联逆变器有功功率达到均分的效果;并且传统下垂控制法反馈信号很难准确的测到线路阻抗后公共节点的电压。针对以上问题,提出了一种自适应的下垂控制方法,该方法具有可变的下垂系数和可变的空载电压,自动调节下垂系数和空载电压来减小并联逆变器有功功率分配的偏差和降低线路阻抗上的电压降。在负荷发生突变和扰动的情况下,利用MALATB2014a/SIMULINK软件平台分别对传统下垂控制和自适应下垂控制进行仿真实验验证,仿真结果验证了自适应下垂控制方法不仅可以使并联逆变器有功功率分配达到均分,还可以大大改善线路阻抗上的电压降。     

A dual control strategy for power sharingimprovement in islanded mode of ACmicrogrid

Parallel operation of inverter modules is the solution to increase the reliability, efficiency, and redundancy of inverters in microgrids. Load sharing among inverters in distributed generators (DGs) is a key issue. This study investigates the feasibility of power-sharing among parallel DGs using a dual control strategy in islanded mode of a microgrid. PQ control and droop control techniques are established to control the microgrid operation. P-f and Q-E droop control is used to attain real and reactive power sharing. The frequency variation caused by load change is an issue in droop control strategy whereas the tracking error of inverter power in PQ control is also a challenge. To address these issues, two DGs are interfaced with two parallel inverters in an islanded AC microgrid. PQ control is investigated for controlling the output real and reactive power of the DGs by assigning their references. The inverter under enhanced droop control implements power reallocation to restore the frequency among the distributed generators with predefined droop characteristics. A dual control strategy is proposed for the AC microgrid under islanded operation without communication link. Simulation studies are carried out using MATLAB/SIMULINK and the results show the validity and effective power-sharing performance of the system while maintaining a stable operation when the microgrid is in islanding mode.     

计及储能混合控制算法的微电网运行模式无缝切换控制策略研究

为了实现微电网不同运行模式间的无缝切换,文中提出了一种计及储能系统并网逆变器的混合型控制算法。针对逆变器的分层控制结构的特点,该算法融合了三类控制：二自由度控制原理、电流预测控制模型以及改进下垂控制相,将三种控制应用于逆变器的不同层。其中,控制层电流内环采用电流预测模型控制器替代PI控制器、PWM调节器;控制层电压外环则利用二自由度控制原理,构造被控对象逆模型,并在电流内环电流预测模型控制的基础上,单位化控制层传函,消除有害扰动量对储能控制系统的影响。应用层则采用以电压、频率为反馈量的改进下垂控制,实现孤岛微电网电压与频率的无差调节。并且此时储能系统控制层可作为微电网并/孤网运行时的共享层,因此在微电网运行模式切换过程中,其暂态冲击电流及母线电压畸变率也得到明显抑制。最后通过MATLAB/Simulink仿真系统,验证所提混合型控制算法的正确性与有效性。     

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。     

微电网孤岛模式下多种下垂控制策略的研究

在以逆变器为接口的微电网系统中,逆变电源组网控制技术是实现微电网的关键问题之一。作为自治系统的微电网,具有脱网孤岛运行的能力,为了满足负荷变化对系统电压和频率提出的要求,需要针对微电网中的微电源采取相关的控制策略。分析了微电网孤岛运行时各个微电源逆变接口在不同线路阻抗特性下的功率传输特性,给出了相应的下垂控制策略。采用坐标旋转的虚拟功率下垂控制策略,实现了功率的解耦控制,更接近工程实践。通过线性组合定义了类功率变量,而提出了类功率下垂控制策略。同时设计了基于虚拟功率和类功率的功率控制器。最后给出了下垂控制策略的不足,提出了需要深入研究的问题。     

考虑逆变型分布式电源时滞的孤岛微网小信号稳定分析

孤岛微网电源容量小且网架结构薄弱易于发生稳定性问题。文中针对基于下垂控制含逆变型分布式电源(IIDG)的孤岛微网系统,通过参数灵敏度和参与因子分析对IIDG小信号模型进行化简;结合柴油机经典同步发电机模型并考虑IIDG执行机构时滞特性,构建了孤岛微网小信号模型;采用特征根分析法对考虑IIDG侧时滞后的孤岛微网在IIDG机组出力、下垂系数及时滞时间常数变化下的小信号稳定性进行分析。其结果可用于指导孤岛微网IIDG机组投运组合和顺序的策略,采用时域仿真验证了研究结果的有效性。     

基于系统辨识建模的微网二次电压频率控制器参数设计方法

在采用由下垂或者虚拟同步机控制的逆变器构建的微网系统中,二次电压频率调节器参数优化是提高微网电压频率性能的关键。进行电压频率参数优化分析的前提是获取微网电压频率响应模型,但是由于微网系统结构复杂多样,系统内微源和负荷种类繁多,以及商业化电源广泛使用造成的电源模型难以获得等原因,给微网机理建模带来了很多困难。为解决上述问题,通过建立微网系统公共连接点电压频率响应模型结构,利用在微网中采样的运行数据以及系统辨识方法对模型中传递函数进行辨识,并利用辨识得到的模型对微网系统二次电压频率控制器进行参数优化。所提方法不仅可以在微网内部结构以及电源模型未知的情况下对微网进行建模,而且所建模型阶次低,便于调节器参数设计使用。最后,在微网实验平台上对所提方法的有效性进行了实验验证。