基于幅值和相位逐步逼近的微网预同步方法研究

微电网系统在离网转并网时,系统两侧电压幅值和相位存在差异,若不进行预同步控制而直接重合闸会引起电流冲击现象,采用一种基于幅值和相位逐步逼近的预同步算法,该方法具体原理是分别读取电网侧和微网侧的电压幅值和相位,然后根据其差值,分别对微网侧电压幅值和相位按照一定步长调整,进而逐步逼近电网侧电压,实现两侧幅值和相位一致。当V/f主电源接收到离网转并网的指令后,运用该方法进行调节,最终实现了微电网平滑无冲击切换。为验证方法的可行性和实用性,搭建了系统仿真模型和试验平台,结果表明了理论的正确性和可行性。     

基于IGBT的微电网解并列控制系统研究

设计了一种基于IGBT的微电网快速解并列装置,采用了具有快速开通/关断性能的IGBT作为主开关,代替开关速度较慢的断路器、接触器等机械式开关,来实现微电网与大电网之间的解并列。并设计了基于双核DSP和FPGA的微电网解并列控制系统,实现了模拟量采集、参数计算、控制逻辑、IGBT开关控制以及通信功能。通过双同步坐标系解耦的软件锁相环(DDSRF-SPLL)算法实时检测电压幅值、频率以及相位,实现了电压检同期逻辑判断。采用基于IpIq变换的谐波检测方法与FFT相结合,对并网电流谐波实时检测,利用TI 28377D双核DSP的并行计算优势,提高检测准确度,并将检测结果作为解并列判断依据和电能质量参数实时传输到微电网控制器。     

基于近似熵和混沌振子的电力谐波检测与估计

将近似熵测度与基于混沌振子的信号检测方法相结合,以解决电力系统谐波检测与估计领域现存的技术难题。通过理论分析和仿真研究,证明了适应步长型间歇混沌振子的系统输出近似熵值,只与待测信号的频率有关,而且不同相态下的系统输出近似熵值具有明显差异,进而提出了一种采用近似熵测度的适应步长型间歇混沌振子,并说明了此方法对电力系统谐波、间谐波检测和频率估计的适用性。在此基础上,还对一种基于Duffing系统的正弦信号幅值和相位同步估计方法进行了改进,降低了原方法的复杂度并提高了实时性,并用以实现对谐波和间谐波的幅值、相位同步高精度估计。     

交直流微电网AC/DC双向功率变换器控制策略

为了实现交直流混合微电网的可靠并网,基于微电网中AC/DC双向功率变换器下垂控制策略和预同步工作原理,提出一种适用于混合微电网中连接交直流子网的AC/DC双向功率变换器的控制策略。孤岛/并网模式时采用双向下垂控制实现双向功率流动。在由孤岛模式转为并网模式时,利用消除dq轴电压偏差实现幅值与相位同步,无需通过锁相环获取相位信息,实现平滑并网。同时,针对微电网中由于不平衡负载导致的三相不平衡工况,采用正负序分别控制的方法实现了非理想工况下微电网的同步互联。仿真结果验证了该方案的可行性。     

基于下垂策略的微电网双模式运行控制

微电网孤岛和并网模式切换时,为了减小对大电网和微电网造成的冲击,提出同步并网控制方法。在采用P-f和Q-V下垂控制策略的基础上,设计了同步并网控制流程。根据电网和微电网输出的电压进行同步调节,使得两者的电压幅值差、频率差和相角差满足并网要求,以实现微电网在孤岛和并网两者模式之间的平滑切换。最后,在Matlab/Simulink仿真软件中建立微电网运行控制模型。仿真结果表明,所提出的方法实现了微电网在两种模式之间的平滑切换和在双模式下的稳态运行。     

5MW储能虚拟同步发电机孤岛启动与同期控制技术

储能虚拟同步发电机既要实现并网和离网工况下的良好运行,又要实现同期并网的无缝切换。通过对传统逆变器多模块并联孤岛运行控制策略分析比较改进,提出一种基于虚拟同步机技术的孤岛并联启动控制策略。该孤岛并联启动控制策略引入同步发电机电气方程、下垂控制和虚拟阻抗分量,通过控制电压环输出电压调节量、系统反馈电压和虚拟阻抗分量计算出系统参考电流。同期控制通过对电网并网点两侧电网角度、幅值和频率的检测调节使并网时刻电压幅值、角度和频率满足误差范围要求,最终实现电压电流平滑过渡,孤岛到并网的无缝切换。最后,建立4机并联5 MW储能虚拟同步发电机并联仿真RTDS模型,利用RTDS仿真验证算法的有效性。     

基于EMAF的新型电力系统电压畸变工况下并网逆变器快速锁相方法

为了提高新型电力系统电压畸变工况下电压信号同步相位的检测精度,提出了一种基于增强型滑动平均滤波（EMAF）算法的快速锁相算法。首先使用dq旋转坐标变换获得直流电压信号;然后利用EMAF算法滤除谐波、负序分量及噪声;最后,通过数学推导公式获得并网同步信息,实现并网逆变器的高性能控制。该算法无需复杂的锁相闭环回路,即可实现同步相位和电压幅值的快速检测,消除电网电压幅值、相位和频率跳变对正序分量提取的影响,具有较强的适应新型电力系统畸变环境的能力。仿真结果验证了所提算法的正确性和有效性。     

抑制电压波动与规避频率越限的孤岛微电网并网预同步方案

传统孤岛微电网并网预同步过程中存在因风光电源出力变化而导致的电压波动问题,以及因比例-积分(PI)参数取值不当导致的频率越限问题.为解决这些问题,首先,对储能系统V/f控制策略引入负荷电压与电流的前馈扰动补偿以平抑电压波动;其次,基于Simplex算法优化PI参数以兼顾预同步过程中的并网速度与频率波动,并设计了离线优化与在线查表相结合的优化PI参数取值方法;然后,设计了兼顾电压波动与频率越限的孤岛微电网预同步优化控制方案;最后,利用仿真实验证实了该孤岛微电网并网预同步方案可实现相位迅速同步,并可有效抑制电压波动与规避频率越限风险.     

基于光储控制的微电网改进预同步控制及离并网切换策略研究

光储配合的微电网预同步控制和离并网切换策略是保证电网平滑运行的重要支撑。针对微电网和大电网之间存在的电压幅值、相位和频率偏差等问题,基于储能逆变器的V/f控制,引入大电网电压作为控制器参考量,简化预同步控制环节结构,提出一种改进的预同步方法。基于离网到并网负序电流变化,提出孤岛检测方法,确定离网信号的发出。考虑光储电源输出随机性和离并网切换特点,提出两储能单元分时转换V/f控制模式和P/Q控制模式的离-并网切换策略,分时控制降低系统切换冲击。设计离-并网切换试验、并-离网切换试验、三组光储出力并网策略对比实验,仿真运行结果表明,改进预同步方法在保证离-并网电压幅值、频率、相角偏差分别小于1%、±0.1 Hz、5°的同时,结构简单;基于两储能单元切换策略的并-离网切换时间缩短、冲击降低,验证了改进预同步方法和基于两储能单元切换策略的有效性。     

一种新的分布式并网逆变器预同步算法

介绍了一种适用于并网逆变器预同步操作的电网电压基波分量递推DFT算法。该算法既能够可靠跟踪电网电压基波分量的相位、频率和幅值,又减少了计算量,保证了算法的实时性。在此基础上,该算法根据等角度间隔采样原理提出以递推DFT运算得到的基波相角为反馈调整采样间隔,实现了对电网电压频率的自适应跟踪,减少了频谱泄漏,提高了基波同步参数检测的精度。相对于传统的锁相环预同步方法,可以在谐波和零点漂移比较严重的情况下精确跟踪电网电压基波分量,从而减小逆变器并网操作对微电网以及逆变器本身的冲击。仿真结果表明了该算法的正确性。     

基于自适应采样序列长度的全相位DFT同期并网参数测量

光储微网是一种典型的微网结构,没有旋转调节系统,并网要求高,传统的准同期并网策略不足以满足其并网要求。考虑分布式电源的随机性和负荷波动性的特点,提出了自适应采样序列长度的全相位离散傅里叶变换(DFT)算法测量分布式电源和微网公共连接点(PCC)处电压信号的频率、幅值和相位作为同期并网参数。根据全相位DFT双谱线校正原理推导出基于汉宁窗的双窗全相位DFT的基波信号频率、幅值和相位的计算公式。通过仿真验证了算法在谐波含量丰富、基波频率随机波动,以及噪声干扰的环境下能够快速测量出PCC处两侧的电压参数,并依然具有较高的精度,适用于光储微网的同期并网的电压参数测量。     

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。     

一种可实现微网系统快速平滑并网的主动同步控制策略

为实现微网系统从孤岛运行模式到并网运行模式的平滑过渡,微网与主电网的同步是首要考虑的问题。提出了一种新型基于锁相环原理的主动同步控制策略,该方法通过主动调节微网母线电压的频率、相角和幅值跟踪主电网电压,从而减小并网时刻的电压偏差,达到孤岛模式向并网模式的平滑过渡。同时,采用电压矢量叉积作为鉴相器,微网频率和相角可同时快速有效地跟踪电网频率和相角。并且该方案不需传递相位等时域信号,仅需依赖于低带宽的通信,原理简单、易于实施。最后,实时硬件在环仿真与实验结果表明,该控制方案可实现微网快速平滑并网。     

交直流混合微电网互联变换器功率流动的柔性控制策略

针对交直流混合微电网系统间功率动态平衡以及分布式电源利用率不高的问题,提出一种适用于混合微电网互联变换器功率流动的柔性控制策略,所提策略无需通信且可灵活分配功率。首先,对交流子微电网与直流子微电网所连分布式电源采用的下垂控制方式进行详细的分析。然后,针对互联变换器需维持交流微电网侧频率与直流母线电压的稳定以及功率双向传输的特点,对混合微电网交直流接口的虚拟惯性进行分析,推导出交流频率与直流电压之间的线性耦合关系,以实现交直流两侧功率的相互支撑。最后,在DIgSILENT软件上建立典型的交直流混合微电网模型,验证了所提互联变换器功率控制方法的有效性。仿真结果表明,在离网情况下采用所提控制策略时,互联变换器可较好地维持交直流两侧功率平衡并提升电能质量,充分利用了分布式电源的功率调节能力。     

微网系统稳定运行及模式平滑切换研究

提出了一种基于对等结构的控制策略,实现微网系统在并网和孤岛两种模式下的稳定运行和平滑切换。稳定运行时的多环控制策略包含电压-相角下垂控制、虚拟阻抗控制和电压电流双环控制,可按逆变器额定容量之比精确分配负荷功率,保持系统电压幅值、频率的稳定。并网时采用基于双二阶广义积分器及锁频环的电压同步策略,使微网的电压幅值、相角快速向主网同步,从而平滑并网。解列时设计了功率同步策略,通过降低微网与主网间的交互功率,抑制切换时的功率冲击。仿真结果表明,所提控制策略能够保证微网系统的稳定运行,同时在过渡模式下,减小网络冲击,稳定系统频率,实现模式平滑切换。     

Distributed cooperative synchronization strategy for multi-bus microgrids

Microgrids can operate in both grid-connected mode and islanded mode. In order to smooth transfer from islanded mode to grid-connected mode, it is necessary to synchronize the point of common coupling (PCC) with main utility grid (UG) in voltage frequency, phase and amplitude. Conventional synchronization methods based on centralized communication are very costly and not suitable for multi-bus microgrids that have a large number of distributed generators (DGs). To address this concern, this study presents an active synchronization control strategy based on distributed cooperation technology for multi-bus microgrids. The proposed method can reconnect the microgrid in island to UG seamlessly with sparse communication channels. Synchronization correction signals are generated by a voltage controller, which are only transmitted to the leader DGs. Meanwhile, each DG exchanges information with its neighbors. Finally, the voltage of PCC will synchronize with the main grid and all DGs will achieve the consensus behaviors. Compared with traditional synchronization methods, the proposed method does not need complex communication networks and improves flexibility and redundancy. Even if the distributed communication breaks down, the primary droop control can still operate robustly. Small signal model of entire system is developed to adjust the parameters of distributed active synchronization controller. Simulation results are presented to verify the effectiveness of the proposed method.     

同期装置测试设备及测试方法

为了满足发电厂和变电所对同期装置测试的要求，特别是对微机型同期装置的测试，分析测试过程中存在的问题，提出了对测试设备的要求并介绍了测试方法，包括两侧电压存在幅值和相位差时的校正，电压闭锁值，频率闭锁值，导前时间，导前角、电气零点、调频脉宽，调压脉宽的测试，动态模拟实际并网情况的调整试验。