基于分布式多代理系统的孤岛微电网二次电压控制策略

微电网是实现分布式电源灵活管理和控制的有效手段,相比传统集中式二次控制方式,分布式协调二次控制策略具有更高的灵活性和可靠性。提出一种基于分布式多代理系统的孤岛微电网二次电压控制策略,将分布式电源看作系统中的代理,二次电压控制等效为多代理系统的追踪同步问题。基于线性状态反馈设计了分布式控制器,其中采用状态估计器输出代替系统实际状态,进而利用事件触发控制器更新系统状态。利用一定的通信网络,各代理利用本地及相邻代理的信息相互协调保证微电网电压恢复额定值,避免了对集中控制器的依赖。该控制策略允许各代理仅在事件触发时刻交换信息而非实时连续交换,减少了交换数据的信息量,降低了对通信网络的要求。利用一个孤岛微电网测试系统对所提控制策略的有效性进行了验证。     

基于分布式内模设计的微电网协调二次控制策略

研究基于多代理系统的孤岛型微电网二次电压和频率控制策略。首先建立孤岛型微电网电压和频率控制数学模型,利用状态反馈得到输入-输出线性化模型;然后简要介绍所需的基本图论原理,并利用内模设计原理设计分布式协调二次控制器,避免了集中控制结构下对中央控制器的依赖。基于多代理系统的分布式二次控制器通过一定的有向通信网络连接,每个代理只需本地及相邻节点信息。最后在PSCAD/EMTDC中建立孤岛微网的测试系统,通过仿真对所提控制策略的有效性进行验证,结果表明所提策略能够使频率和电压恢复额定值,同时保证有功功率分配的准确性。     

基于UPFC对微电网不平衡电压的治理

针对微电网公共连接点（PCC）三相电压不平衡的问题,本文提出一种在公共连接点接入统一潮流控制器(unified power flow controller,UPFC),通过向输电线路中注入负序电压来治理微电网PCC三相不平衡电压的控制策略。首先,分析了UPFC的工作原理。其次,提出了功率解耦控制方法,建立了UPFC在正、负序同步旋转坐标系下的换流器控制模型,分别设计了串、并联侧换流器的控制策略,实现输电线路中有功功率和无功功率的独立控制,同时,在微电网三相不平衡情况下,获得输电线路中的负序电压并进行补偿。最后,在MATLAB/Simulink中建立了仿真模型,对提出的补偿控制策略进行了仿真分析。仿真结果证明：所提出的补偿控制能有效地治理输电线路的三相不平衡,实现微电网PCC的三相电压平衡。     

计及负序电流均衡的孤岛微电网电压不平衡协同控制策略

孤岛微电网中,由于公共耦合点(PCC)处存在大量单相负荷和非线性负荷,系统易出现三相电压不平衡及负序电流无法均衡分配问题。为此,在分析不平衡补偿与负序电流均衡机理的基础上,提出一种基于动态一致性算法的电压不平衡补偿及负序电流均衡控制策略。在分布式二次控制层中,通过分布式稀疏通信网络实现相邻的分布式电源间实时数据交换,采用动态一致性算法估算全局平均电压和平均负序电流,自适应调节电压不平衡补偿参考向量,以实现电压不平衡补偿和负序电流的均衡控制。该控制策略不仅实现了公共耦合点处电压不平衡补偿,还解决了分布式电源(DG)间因线路阻抗分布不均的负序电流均衡控制问题。最后,通过仿真与实验验证了所提方法的有效性和可行性。     

微电网二次频率/电压控制器的反馈线性化设计及分布式实现

针对以微型同步发电机组为二次控制主体的微电网,提出了一种在孤岛运行模式下的二次频率/电压分布式控制策略。首先,利用反馈线性化方法,设计了一种适用于微型同步发电机的二次频率/电压控制器,可消除由于微型同步发电机组一次控制导致的系统频率与电压偏差。其次,基于多代理系统理论,提出了一种分布式控制策略。所提出的频率/电压控制器只需要交换在通信有向图上的邻居节点频率/电压信息,不依赖中央控制器和复杂通信网络,提高了微电网的可靠性,同时可实现微型同步发电机有功出力按额定比分配。最后,在某一实际的微电网上验证了提出的二次控制策略的有效性。     

改善微网电能质量的有源电能质量调节器研究

提出在微网交流母线和低压配网公共连接点之间并入有源电能质量调节器,可改善微网电能质量,减小微网接入对低压配网电能质量的影响.提出了基于瞬时无功理论的同步锁相方法,准确分解出公共连接点电压基波正序分量,进而求得其相位.由补偿电流控制策略计算得到参考电流,控制有源电能质量调节器实时向微网补偿谐波电流和无功电流,即使在三相负载不平衡时,使公共连接点三相电流平衡且为正弦波,从而平衡公共耦合点的三相电压.Matlab/Simulink 仿真结果证明了所提同步锁相方法和补偿电流控制策略的有效性     

配合主网调度的配电网分布式电源主动控制策略

为了降低大量分布式电源接入配电网造成的电网潮流的不确定性,提出一种能够用于配合主网功率调度的配电网分布式电源控制策略。该策略可以实现主网对配电网在公共连接点处注入的有功和无功功率对给定参考值的跟踪,从而使整个配电网等效为可控的功率节点,使配电网具有一定的功率调度性能。同时,具有分布式电源间有功功率的分担以及平衡各分布式电源并网点处的电压的特性。该策略采用分布式一致性算法,只依赖邻居节点间的通信,不需要系统的全局信息。还给出配电网分布式电源通过控制无功实现电压平衡的阻抗条件。策略的有效性通过仿真得到了验证。     

基于线路阻抗辨识的微电网无功均分改进下垂控制策略EI北大核心CSCD

在孤岛运行的微电网中,分布式电源(DG)以并联方式运行,在其等效线路阻抗不匹配的情况下,传统的下垂控制难以按无功功率-电压的下垂方式对无功功率进行合理分配。为此,提出了一种基于线路辨识的改进下垂控制来消除无功功率分配的偏差。首先,详细分析了线路参数对传统下垂控制效果的影响;其次,针对单个分布式电源,构建了基于本地信号的线路观测环节,以对分布式电源的连接等效线路阻抗进行精确辨识,并在传统下垂控制中基于线路辨识结果加入了电压补偿项,使它在等效线路阻抗不匹配时,仍能保持无功功率的合理分配;最后,将提出的改进下垂控制策略应用于一个典型的微电网系统,并利用MATLAB/Simulink仿真验证了所提方法在多工况下的正确性和有效性。仿真结果表明:所提出的主动线路观测器可基于本地信号较精确地辨识出等效线路阻抗的实际值,基于该线路辨识结果,可有效对DG等效连接线路的不匹配电压降进行补偿,从而实现无功功率的合理分配;该改进方案无需依靠实时通信系统交换各DG源间的信息,也不需要利用中央控制器发送同步信号来保持改进控制启动的同步性。研究结果证明了所提改进下垂控制策略的有效性。     

微电网电压分层控制与补偿机制研究

微电网技术具有许多优点,然而微电网中的分布式电源自身的不稳定性会导致微电网的运行控制困难,特别是公共连接点处会出现电压不平衡。为了补偿此不平衡电压,提出了分层控制方法。该方法将电网运行控制分为上下2层,由上层控制发送控制信号,并由下层控制来实施,此控制信号与正序电压分量和负序电压分量有关;在dq旋转坐标下,依靠同步坐标系锁相环(SRF-PLL)和解耦的双同步坐标系锁相环(DDSRF-PLL)等并网同步技术将微电网同步地接入电网,并通过控制逆变器得到电压幅值。仿真结果表明:分层控制方法能够较好地实现对微电网的控制。     

基于线路阻抗辨识的微电网无功均分改进下垂控制策略

在孤岛运行的微电网中,分布式电源(DG)以并联方式运行,在其等效线路阻抗不匹配的情况下,传统的下垂控制难以按无功功率-电压的下垂方式对无功功率进行合理分配。为此,提出了一种基于线路辨识的改进下垂控制来消除无功功率分配的偏差。首先,详细分析了线路参数对传统下垂控制效果的影响;其次,针对单个分布式电源,构建了基于本地信号的线路观测环节,以对分布式电源的连接等效线路阻抗进行精确辨识,并在传统下垂控制中基于线路辨识结果加入了电压补偿项,使它在等效线路阻抗不匹配时,仍能保持无功功率的合理分配;最后,将提出的改进下垂控制策略应用于一个典型的微电网系统,并利用MATLAB/Simulink仿真验证了所提方法在多工况下的正确性和有效性。仿真结果表明:所提出的主动线路观测器可基于本地信号较精确地辨识出等效线路阻抗的实际值,基于该线路辨识结果,可有效对DG等效连接线路的不匹配电压降进行补偿,从而实现无功功率的合理分配;该改进方案无需依靠实时通信系统交换各DG源间的信息,也不需要利用中央控制器发送同步信号来保持改进控制启动的同步性。研究结果证明了所提改进下垂控制策略的有效性。     

孤岛微电网电压不平衡网络化分层补偿方法

针对多逆变器并联的低压孤岛微电网公共耦合点(PCC)接入不对称负荷引起的三相电压不平衡问题,提出网络化分层协同优化控制方法。基于通信技术和分层控制理论,建立网络化分层控制体系结构,包含本地控制层和分布式二次控制层。本地控制层采用下垂控制和虚拟阻抗,实现有功功率和无功功率分配。在二次控制中,采用动态一致性算法获取全局平均值,调节电压和无功功率的偏差,以实现电压无静差控制和功率的精确分配;结合优化控制策略实现PCC和分布式发电(DG)电压不平衡协同优化补偿控制。该方法不仅能很好地对PCC的电压进行补偿,还兼顾了各DG的电压质量。搭建半实物仿真实验平台,验证了所提方法的有效性和可行性。     

一种改进的分布式电源无功功率精确分配下垂控制策略

由于独立运行的微网中馈线阻抗不匹配,采用传统下垂控制策略的分布式电源难以精确地分配输出功率。针对该问题,提出了一种改进的分布式电源无功功率精确分配下垂控制策略。在该策略中,中心控制器采用低带宽通信向各个分布式电源发送交流母线电压偏离补偿信号,分布式电源的本地控制器获取该补偿信号后,通过积分构造出输出电压的幅值参考。采用所提出的下垂控制策略,各分布式电源在实现无功功率精确分配的同时,可以有效消除交流母线的电压降,将母线电压恢复至额定值。仿真结果表明,所提出的改进下垂控制策略在复阻抗特性馈线微网中具有一定的有效性和可行性。     

适应实际电网阻抗特性的DFIG不平衡电压解耦补偿技术

提出了一种利用双馈感应发电机(DFIG)补偿公共连接点(PCC)不平衡电压的方法。在DFIG负序数学模型基础上,使用基于电网阻抗观测的解耦控制器实现DFIG对PCC负序电压交、直轴分量的解耦控制,确保DFIG系统在任意电网阻抗比下具有优良的负序电压补偿性能。详细介绍了该方法的设计思路,推导了使用该方法的DFIG系统的闭环传递函数,通过研究电网阻抗比变化时系统闭环极点的轨迹分析了所提不平衡补偿方法的稳定运行能力,并分析了所提方法对电网阻抗动态变化及阻抗估计误差的适应能力。搭建了Simulink仿真模型,对比分析了所提解耦补偿方法与传统不解耦补偿方法的控制性能。最后,搭建了单机实验平台,实验结果证明了所提补偿方法的有效性和相比不解耦补偿方法的优越性。     

基于虚拟电容的微网逆变器无功均分控制策略

在采用下垂控制的多逆变器微网系统中,针对线路阻抗差异所导致逆变器无功功率不均分问题,提出了基于虚拟电容的无功均分控制策略。该控制策略通过算法模拟逆变器输出端的并联电容特性,并根据线路阻抗差异自适应补偿线路阻抗压降,减小基频环流,提高系统无功均分能力。所提控制策略无需改变下垂特性,且无需检测公共点电压和线路阻抗参数,简化并改进了微网逆变器的无功均分控制。仿真和实验验证了所提方案的有效性。     

基于粒子群优化算法的孤岛微电网电压不平衡补偿协调控制

微电网系统孤岛运行条件下,其系统电压完全由网内众微电网逆变器协调运行提供支撑,微电网逆变器控制性能将决定网内供电电压质量的优劣。考虑到微电网中大量单相负荷的存在,系统负荷实则通常表征为不平衡,容易引起系统电压的不平衡。针对这一问题,以同时兼顾微电网逆变器端口电压及公共连接点(PCC)电压不平衡度控制为目标,从分析电压不平衡机理入手,提出一种基于粒子群优化算法的负序电压补偿算法。补偿算法以逆变器端口电压和PCC电压不平衡度作为约束条件建立目标函数,同时考虑逆变器间的环流问题,在实现逆变器端口及PCC电压不平衡控制的同时减小逆变器间的环流。最后,分别基于MATLAB及某电力电子实时仿真平台搭建了系统仿真模型和半实物实时仿真模型,仿真及实验结果验证了所提方法的正确性和有效性。     

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。     

基于虚拟负电阻的航空静止变流器并联控制策略

在航空微电网系统中,通常需要航空静止变流器提供稳定的电压和频率。为了提高微电网的容量,通常采用多台变流器并联运行,但并联变流器的输出阻抗以及线路阻抗的差异会导致系统功率分配不均问题。在负载不对称的情形下,微网系统的线路阻抗会增加公共点电压的不对称度,影响微网的供电质量。为解决上述问题,采用有互联线的分散逻辑控制策略对系统功率进行均分,并加入了虚拟负电阻策略,降低了当不对称负载出现时并联系统三相电压的不对称度。最后通过实验平台验证了策略的正确性。     

提高光储柴独立微网频率稳定性的虚拟同步发电机控制策略

针对由间歇性可再生能源、柴油发电机组(DGS)和蓄电池储能系统构成的独立微网,提出一种提高系统频率稳定性的虚拟同步发电机(VSG)控制策略。首先,建立DGS在同步旋转坐标系下的数学模型并分析其输出电压与频率的阶跃特性;其次,在理论分析VSG控制与微网频率稳定性关系的基础上,将同步发电机的转子运动方程、一次调频特性及无功调压特性引入储能变换器(ESC)的控制中,使ESC具有虚拟惯性与阻尼;然后,利用MATLAB/Simulink仿真软件对比针对ESC采用传统电流控制、下垂控制及VSG控制时负载阶跃条件下的系统频率响应特性;最后,建立一套包含2台VSG及1台DGS并联的独立微网实验平台,实验结果验证了所述控制策略的正确性与有效性。     

基于全分散理念的F-P型分布式电源自趋优控制方法

针对频率—有功功率(F-P)型分布式电源,提出一种适用于交流微网孤立运行时的有功控制策略。该策略充分利用微网中交流电网的天然耦合特性,在不借助分布式电源间或者分布式电源与中央控制器间通信的条件下,实现分布式电源出力自趋优功能。所提出的控制策略具有分层结构,包含频率分层控制和频率跟踪控制两个部分,其主要特点为:适用于以逆变器为接口且工作在电流源模式的分布式电源;完全基于本地信息,在不借助中央控制器和集中通信系统的情况下,能够通过各分布式电源的本地信息实现自趋优控制;该策略按照等微增率准则来分摊负荷,使各分布式电源的成本微增率相等。仿真结果验证了该控制策略的有效性。