考虑系统延时的微电网有功功率分布式控制策略

一致性控制是微电网中应用广泛的一类分布式控制策略。然而,一致性控制依赖于各分布式电源(distributed generator,DG)之间的交互通信,系统中通信延时和控制延时的存在极可能恶化系统性能,甚至造成系统不稳定。分析了通信延时和控制延时对基于一致性的微电网有功分布式控制的影响,提出了一种系统稳定性判据。在此基础上,设计了考虑系统延时影响的微电网一致性有功控制策略。相比传统一致性控制策略,该策略能够保证系统在更大的延时下稳定运行。多种场景下的仿真结果验证了上述分析和所提策略的正确性和有效性。     

计及系统延迟的直流微电网经济运行控制策略

系统延迟对微电网经济运行控制策略的有效实施影响巨大,针对该问题,提出一种计及系统延迟的直流微电网经济运行控制策略。该控制策略降低了系统对底层拓扑的依赖,实现微电网即插即用功能,并使系统能够在任意通信拓扑下高效实现经济运行控制;其次,通过分析控制延迟与通信延迟对系统的影响机理,提出系统延迟补偿策略,提高系统在高延迟下的稳定运行能力。仿真分析表明:所提控制策略能够降低系统延迟对直流微电网经济运行稳定性与即插即用功能的影响,能够有效提高系统对延迟的抵抗能力。     

基于改进线性二次调节器的微电网运行模式无缝切换控制策略

微电网的主要特点之一是能够在并网模式和孤岛模式下运行,进行微电网运行模式之间的切换可能导致电压和频率的显著波动,严重时会威胁到整个系统的稳定性。无缝切换控制策略是保证微电网稳定可靠运行的关键,为解决传统无缝切换控制策略易受干扰影响和动态稳定性差的问题,提出了一种基于改进线性二次调节器的微电网运行模式无缝切换控制策略,该策略包括并网-孤岛平滑调节器和孤岛-并网平滑调节器。并网-孤岛平滑调节器通过对传统电压控制环的改进,可以为系统提供更多的阻尼并补偿逆变器输出处的瞬态电压降,从而改善系统动态性能。同时,通过对传统下垂控制策略的改进,可以根据系统有功功率的变化来调整其下垂系数,在受干扰的情况下能够将频率偏差降低到期望的水平。孤岛-并网平滑调节器考虑内部控制回路和PLL动态的情况下,根据并网控制策略下的状态空间模型对传统电流控制回路进行了改进,可以保证PCC两侧电压的同步性和微电网频率的稳定性。最后,对所提出的控制策略进行了小信号分析,同时研究了孤岛检测算法对控制策略的潜在影响,突出了所提策略的鲁棒性,并验证了所提控制策略能够平滑稳定地实现微电网运行模式间的切换。     

基于切换通信网络下孤岛型微电网二次控制策略

孤岛型微电网的内部电力单元通过无线网络进行通信,无线通信网络易受扰动并且存在链路失效问题,导致通信拓扑不断变化,使得电力单元控制信号更新失败.为了消除下垂控制导致的电压与频率偏差,针对存在通信网络切换的孤岛电网,提出在切换拓扑下孤岛型微电网的分布式二次控制策略.该策略是在下垂控制的基础上增加切换拓扑的情况以实现二次调节,并且形式简单,可用构造简单的硬件来实现.在提出的二次控制作用下可以使频率和电压以指数的速度收敛至期望值,保证了有功功率分配性能.利用Matlab/Simulink仿真验证了该二次控制策略的有效性和可行性.     

一致性算法下光储直流微网改进下垂控制

针对在孤岛状态下独立运行的光储直流微电网,提出了一种基于一致性算法的改进下垂控制策略.在二次控制中采用了一种事件触发控制下的分布式平均一致性算法,使直流微电网内各单元之间只需在满足事件触发机制时与邻居单元通信,即可完成二次电压恢复和功率均分控制.系统通过该策略可协调功率分配和维持母线电压稳定,在保证控制性能的同时有效减...     

风光储微电网模式切换策略研究

为实现微电网并离网运行模式的无缝切换,尽量减少由于切换瞬间功率不匹配所带来的暂态冲击,在介绍风光储微电网拓扑特征和分析储能变流器运行控制特性的基础上,通过与微电网中央控制器结合,设计了含多类型储能的风光储微电网在并离网无缝切换过程中的逻辑控制策略。最后,通过PSCAD仿真平台,设计并搭建了风光储微电网系统的仿真模型和通信架构,验证了所设计并离网无缝切换控制策略在微电网系统不同运行工况下的有效性和正确性。     

考虑移动式储能均衡的微电网群分布式动态协同控制策略

微电网群是促进源网荷储互动、新能源高效利用的重要方式,故障发生时可通过拓扑重构或移动式储能接入维持系统电压频率稳定,保证重要负荷持续、可靠供电。然而,常规分布式一致性策略收敛性能受通信拓扑影响显著,难以适应微电网群故障下的应急控制需求。针对上述问题,提出一种考虑移动式储能应急接入的微电网群动态协同控制策略。一方面,基于动态收敛算法设计兼顾收敛速度和收敛稳定性的分布式协同控制器,实现电源间功率均分和储能荷电状态均衡;另一方面,基于本地量测信息实现系统频率/关键母线电压二次调节恢复,并通过预同步和供需功率转移保证移动式储能平滑投切。在此基础上,进一步引入事件触发机制以降低分布式控制器通信成本。最后,通过仿真算例验证了所提控制策略的有效性。     

基于电力系统二次调频原理的微电源频率控制策略

孤岛运行的微电网由于其容量小,并且大部分微电源通过电力电子装置并网惯性小,因此微电网的频率和电压受微电网中负荷变化影响较大。基于电力系统二次调频原理研究了一种微电网频率控制策略。传统的下垂控制策略属于有差调节,当系统负荷发生变化时,不能保证微电网频率稳定在额定值。提出的基于电力系统二次调频原理的微电源频率控制策略在下垂控制的基础上,引入了比例-积分（PI）控制环节实现了频率的无差调节,类似于电力系统的二次调频过程。为了克服微电网惯性低的缺点,模仿了同步发电机的转子运动方程为该频率控制策略增加了一阶惯性环节,更好地提高了微电网的频率稳定性。基于Matlab/Simulink仿真平台,仿真研究了采用上述控制策略时微电网在孤岛模式下负荷投切、负荷冲击、负荷随机波动、微电网运行模式切换等多种工况时的频率变化,仿真结果证明了该控制策略的正确性和有效性。     

基于改进MFAC的交直流微电网分布式二次控制

针对现有交直流微电网分布式二次控制(distributed secondarycontrol,DSC)受分布式电源一次控制参数影响较大、通信拓扑结构复杂、二次控制参数难以整定等问题,提出基于改进MFAC的交直流微电网DSC(MFAC-DSC),利用分布式电源的历史采样数据在线估计其动态线性化参数,解决了传统方法受一次控制参数影响较大的问题;通过优化DSC的通信结构和控制策略,避免了互联变流器参与二次控制通信,解决了互联变流器通信失效影响DSC的问题;推导了MFAC-DSC系统收敛性,给出了稳定收敛条件。基于交直流微电网实验平台在多种工况下验证了MFAC-DSC的可行性,与传统的DSC策略的对比结果表明：MFAC-DSC方法有效减少分布式电源下垂系数变化带来的功率波动,保证下垂系数有更大的调节范围,同时解决了互联变流器通信失效造成的控制失效和母线电压偏移等问题。     

交直流混合微电网网络结构设计和模式切换控制策略

以宁波交直流混合微电网系统为背景,首先从电压等级、母线结构、接地方式、网络拓扑等方面阐述了交直流混合微电网的规划设计方案,并给出了交直流混合微电网的拓扑结构图。其次根据微电网的拓扑结构图,提出了4种工程运行方式,详细分析了运行方式切换控制策略。最后通过实际运行结果证明,灵活的网络结构和智能的切换控制策略可实现交直流微电网运行方式的无缝切换,提高了系统的经济性和可靠性。     

微电网孤岛运行时的频率综合控制策略的研究

针对现有微电网运行模式切换方法,以提高从并网转换为孤岛运行时控制策略切换的可靠性和微电网孤岛运行时频率的稳定性为目的,提出一种将P-Q控制和U-F控制集中于一个逆变器,通过连续监测联络线交流电流,在无需通信的情况下实现微电网不同运行方式下控制策略切换的方法,该方法具有较高的可靠性,节省了通信设备的投资。实验结果表明该控制策略有效可行。     

考虑通信拓扑切换的微电网有限时间分布式二级控制

孤岛微电网在运行过程中对其输出电压、频率控制有较高的实时性要求。考虑孤岛微电网运行过程中易受负载投切、通信拓扑切换等多种干扰的影响,提出了一种改进的考虑通信拓扑切换的微电网有限时间分布式二级控制方法,实现孤岛微电网输出电压、频率的有限时间调节控制。首先,在传统的有限时间控制算法中加入一项幂指数为1的跟踪误差控制项,构建孤岛微电网有限时间分布式一致性电压、频率控制算法,并且分别建立闭环随机系统模型。其次,通过Lyapunov稳定性判定方法验证所提方法的稳定性,并计算出有限时间上界表达式。最后,在Matlab/Simulink上通过仿真验证了所提控制方法的有效性。     

基于多智能体一致性的孤岛微网协调二次控制

针对孤岛型微电网二次电压和频率控制,提出一种基于多智能体一致性协议的控制策略以使其满足电能质量的要求,保证系统的安全稳定运行。首先,设计分布式微电网控制结构,将各分布式电源看成系统中的智能体,采用一定的有向通信网络拓扑实现智能体之间的相互协调。其次,应用二阶一致性算法于微电网二次控制器中,实现了系统电压和频率恢复至额定值,并进行了稳定性及收敛速度分析。最后,在PSCAD/EMTDC中对孤岛微电网系统建模仿真,其结果验证了所提控制策略的有效性。     

含多微源的微电网频率综合控制策略研究

针对现有微电网运行模式切换需要通信问题,提出一种无需通信的综合控制策略,即将P/Q控制和U/F控制综合在一个逆变器中,通过连续监测微电网与主配网公共连接点开关处的联络线交流电流,并将其作为控制信号,当微电网从并网转入孤岛运行时,实现在无需通信的情况下进行控制策略的切换。仿真结果表明,该控制策略在运行模式切换和增切负荷时,能够有效地平抑频率的波动。     

基于事件触发的孤岛微电网二次协调控制策略

传统的下垂控制策略会导致孤岛微电网系统稳态的频率和电压偏移,且存在依赖于周期性通信、通信负担大等问题。对此,提出一种基于分布式事件触发的电压和频率二次协调控制策略。该策略针对多智能体的一致性追踪同步问题,将微电网中DG(分布式电源)视为多智能体系统中的智能体,将二次频率和电压作为追踪同步目标。所提出的控制策略仅要求分布式控制器之间在事件发生时刻进行通信,有效节约了通信资源,同时还具有频率和电压恢复功能以及准确的有功功率比例分配。采用Lyapunov方法分析了二次协调控制的稳定性和可行性,并通过孤岛微电网测试系统验证了所提控制方法的正确性和可行性。     

基于虚拟同步发电机的微电网延时补偿二次频率控制

虚拟同步发电机控制能够为电网提供虚拟惯量,提高系统的频率稳定,但在通信线路传输延时的影响下,传统二次频率控制动态特性显著恶化。建立包含二次调频环节、通信延时环节的微电网完整小信号状态模型,基于该模型对虚拟同步发电机接入后的微电网频率稳定进行了研究,讨论虚拟惯量等重要控制参数对微电网频率控制延时边际的影响。针对通信延时对频率控制的负面作用,设计含虚拟同步发电机的微电网延时补偿二次频率控制策略,在原有控制回路中增加延时响应预测环节以补偿通信延时影响。利用PSCAD/EMTDC仿真对比了是否包含延时补偿下系统的频率响应,结果表明所提延时补偿控制策略能够有效提高微电网频率控制对通信延时的鲁棒性并增强系统的频率稳定。     

孤岛型微电网分布式二次调节策略及通信拓扑优化

由于线路阻抗分布不均,基于下垂控制的孤岛型微电网需要引入二次调节手段以实现电压及功率的优化控制。传统的二次调节常通过微电网中心控制器(MGCC)实现,但由于存在中心节点,系统的可靠性及可扩展性差。本文提出了一种基于对等稀疏网络的分布式二次调节策略,该策略利用离散一致性算法,仅通过与邻居节点间的有限通信实现分布式单元功率均分及系统平均电压的调节。由于控制节点间完全对等,不存在中心控制器,增加了控制的可靠性及灵活性。利用Matlab/Simulink搭建孤岛型微电网,在JADE平台上开发分布式二次调节策略,联合仿真所提策略的有效性,并与已有集中式、自治式策略进行对比。详细分析通信延时对策略的影响,对通信网络拓扑结构进行多目标优化,根据延时的抗干扰能力选择最优拓扑结构。     

基于微电网逆变器改进下垂特性协调控制的研究

由于采用传统下垂控制策略的微电网孤岛时受负载变化影响和并网时受大电网扰动影响会造成系统不稳定,文章提出了改进下垂控制策略,机理是在原下垂控制的基础上改变下垂特性的参考电压和频率和引入了前馈电流调节机制,加快了系统响应速度,增加了微电网系统稳定性。最后利用PSCAD/EMTDC仿真软件对微电网两种典型运行状态以及模式切换的暂态过程进行仿真分析,验证了控制策略的合理性与有效性。     

基于有限时间一致性的直流微电网分布式协调控制

直流微电网的主要控制目标是维持母线电压稳定及实现负荷的按比例分配。为克服直流微电网采用集中式控制的缺陷,提出了一种分布式的协调控制策略。该控制策略利用分层结构,在原始下垂控制的基础上引入电压二次控制及发电成本运行控制,各发电单元仅与相邻通信单元进行信息交互,通过有限时间一致性算法,最终实现电压稳定及发电成本最小等多控制目标。所提控制策略兼具分层控制与有限一致性控制的优点,灵活性高、鲁棒性强、收敛性能好。为了验证所提出的控制策略,搭建了相应的直流微电网模型,并对电源投退、负荷波动等不同场景进行了仿真,算例结果验证了该策略的有效性。     

基于广域测量系统的交直流系统Markov切换控制器设计

高压直流输电的附加调制功能可以明显改善交直流混联系统的稳定性。远方反馈信息的不健全和时滞的影响,严重降低了控制器的控制性能和系统的安全稳定性。而电力系统运行状态发生随机跳变时,系统的精确模型更加难以得到,系统可能由于仍采用跳变前的控制策略而失稳。通过考虑交直流混联系统的复杂动态交互行为与广域测量系统的时变时滞特性,利用全状态反馈线性化理论,建立能反映交直流混联系统实时运行状态的Markov切换模型与时滞控制模型,并提出状态转移矩阵未知条件下非线性Markov切换控制策略,设计其稳定控制器。研究结果表明,所提出的基于Markov切换模型的交直流混联系统非线性控制方法可显著提高系统的控制性能,又具有一定的时滞鲁棒性。