具备VSG特征并网变流器的预同步及主动孤岛判别方法研究

针对具备VSG特征的并网变流器,研究其预同步及主动孤岛判别方法,提出一种基于逐步追踪思想的预同步控制和基于电网电压自扰动的主动孤岛判别方法;预同步控制按照一定步长调节变流器侧输出电压的幅值和相位,进而追踪逼近电网侧电压幅值和相位,当差值在很小范围内时,合闸实现离网到并网的"零"冲击;主动孤岛判别是将电网侧电压幅值以微小步长进行负扰动,扰动后的值作为变流器输出侧电压幅值的参考给定,若电网连接,则扰动基本无影响,若电网断开,因扰动使得电压持续减小,最终判别出孤岛现象。通过MATLAB仿真分析,验证了所提方法的有效性和可行性。     

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。     

基于 VSG的无PLL光储并网预同步控制策略

针对光储虚拟同步发电机 (VirtualSynchronousGenerator,VSG)微网系统在含锁相环模块的传统预同步控制方式下,其离/并网过程中容易出现电压电流畸变,导致系统不能平滑切换等问题,提出了一种基于相角补偿的无锁相环 (PLL)的 VSG离/并网预同步控制策略,利用 VSG可自动生成相位参考的特性,对电网电压的相位和幅值进行同步追踪来抑制冲击电流,实现频率、电压调节.该预同步策略不但简化了并网预同步控制过程,还可避免因锁相环精度和响应速度的影响而引起的并网逆变器Ｇ电网交互系统的稳定性问题,并保证系统的离/并网平滑快速切换.最后仿真验证了该预同步策略的有效性。     

采用改进相位控制方法的微网并网/孤岛平滑切换策略

针对主从控制下的微网并网/孤岛运行模式切换问题,设计了综合功率控制、幅值控制与相位控制的微网模式控制系统。给出了主动离网的负载转移策略,降低了该过程对主控单元的冲击;提出了一种无锁相环的相位控制方法,与传统方法相比,其结构简单,实现了孤岛微网并网前的预同步,而且确保了运行模式切换前后频率和相位的连续。最后,建立了微网系统仿真平台,对被动离网、主动离网以及孤岛转并网的暂态过程进行分析,验证了所提策略的正确性。     

一种无锁相环的微电网逆变器预同步控制策略

微电网由离网向并网切换时,为了避免由电压相位差产生的电流冲击,需要采取控制策略实现相位预同步。传统的相位预同步控制策略采用锁相环获取微电网和电网电压相位,需要较多PI调节器,控制结构复杂,且锁相环存在延迟和检测精度的问题。为此,提出一种新型的无锁相环预同步控制策略,在微电网交流母线与主电网公共连接点之间引入一个虚拟阻抗,根据两者的电压差和虚拟阻抗计算虚拟电流,然后通过调节虚拟电流为0来实现电压的预同步。该策略不需要锁相环,结构简单,提高了控制的稳定性和可靠性。将该策略与逆变器的下垂控制相结合,可实现微电网在离网模式和并网模式之间平滑切换。在RT-LAB硬件在环实时仿真平台上进行仿真分析,结果验证了所提预同步控制策略的有效性。     

基于下垂控制的微网无缝切换控制策略研究

基于下垂控制的微网离网运行时,分布式电源需要根据本地的有功、无功负荷及下垂特性调整输出电压频率和幅值参考来实现微网的稳定运行和有功、无功负荷的合理分配,但下垂控制会导致微网并网点两侧电压相位和幅值不再一致,当微网由离网运行转换到并网运行时,如不采取一定的控制将导致并网瞬间出现较大的功率冲击,直接影响微网的电能质量和稳定运行。为此,提出一种基于下垂控制的微网无缝切换控制策略,利用分布式电源底层电压控制模式不变的特点,实现微网由并网运行到离网运行的平滑切换。通过第二层的电压频率恢复控制和改进的相位控制,大大减小微网由离网运行到并网运行切换瞬间的功率冲击。该策略不仅实现了微网内分布式电源的灵活接入,而且使整个微网实现了即插即用的功能。最后通过电磁暂态模拟程序软件和电力系统计算机辅助设计(electric magnitic transient in DC System and power system computer aided design,EMTDC/PSCAD)进行仿真计算,验证控制策略的有效性。     

矩阵变换器励磁的双馈型发电机软并网控制

双馈型风力发电机并网时,将不可避免对电网产生冲击电流,过大的冲击电流不仅会缩短电机的使用寿命,增加电网电压波动,甚至可能会造成并网的失败。采用矩阵变换器作为交流励磁系统,把矩阵变换器等效为虚拟整流器和虚拟逆变器,直接将电网电压的幅值和相位作为给定值,定子电压作为反馈值,简化了复杂的解耦控制,实现对矩阵变换器虚拟逆变侧的电压幅值和相位控制,使双馈型风力发电机定子电压跟随电网电压,从而减少并网时的冲击电流,实现与电网软并网。实验结果表明,并网时冲击电流较小,验证了控制策略的可行性。     

基于互近似熵的微电网并网同步检测方法

针对经典的微电网并网同步检测方法需同时比较两侧电压相位、 幅值和频率的繁琐过程,提出基于互近似熵的微电网并网同步检测方法。该方法只需利用单一的互近似熵值就能比较并网开关两侧电压的相似度。分析基于互近似熵的微电网并网同步检测方法的原理和优势,研究微电网并网同步检测方法中互近似熵参数取值等关键问题,进而具体介绍基于互近似熵的微电网并网同步检测方法的实现步骤。最后在Matlab中搭建微电网通过断路器并入配电网的简化模型,仿真微电网开关两侧电压相位、 幅值和频率变化时的互近似熵值。仿真结果证明了该方法的有效性。     

移频控制无通信线互联的微电网控制技术

文章针对微电网分层控制中出现的问题,如微电网并网转离网失败及存在离网"缝隙",在离网转并网过程中存在合闸冲击等问题。提出移频控制无通信线互联的微电网控制技术,并搭建了20k W,400V微电网物理模型系统进行实验验证。验证了采用该方法可以实现不依赖通信,无MGCC,由储能装置与DG自主并联,无通信线互联的微电网系统,可以实现微电网并网转离网无缝切换,离网运行能量平衡,离网转并网的无冲击并网。     

微网储能变流器平滑切换控制方法的研究

针对微电网储能变流器系统常规切换过程中存在合闸冲击电流、电压波动等问题,本文提出了一种基于相位同步的控制器状态跟随平滑切换控制策略,采用输出闭环跟踪的V/f控制和P/Q控制相互切换的方法。离网转并网时,将V/f控制器的输出状态跟随到P/Q控制器的输出;并网转离网时,将P/Q控制器输出状态跟随到V/f控制器的输出;在离网重新转并网时引入相位同步模块,使离网时的相位角与并网相位角同步。最后,基于Matlab建立储能变流器平滑切换仿真模型。仿真结果表明,该方法能够有效抑制微电网储能变流器平滑切换过程中电压波动并降低冲击电流。     

基于储能的双模式逆变器并网/离网无缝切换

基于储能的双模式逆变器可以在并网和离网两种模式下运行。并网运行时,由于电网电压的箝位作用,逆变器以电流源形式运行;离网运行时,为继续给重要负载供电需要双模式逆变器维持系统电压稳定。为保证对负载的不间断供电,需要实现并网/离网的无缝切换。从离网到并网切换时,需要调整双模式逆变器的逆变电压与电网电压一致;从并网到离网切换时,需要锁定切换前的负载电压的相位、幅值,以使离网后的逆变电压和并网电压保持一致。根据上述方法,在PSCAD/EMTDC软件中对双模式逆变器的并网/离网切换进行了仿真,在一台30kVA的双模式逆变器上进行实验。仿真和实验结果表明,该方法是有效的。     

单/三相光储型多微网并离网切换策略

随着微电网工程的推广应用,多个地域邻近的单微电网因某种需求而互联形成多微网系统。由于多微网系统拓扑结构复杂,具有多种运行模式,如何实现多微网系统在多种运行模式下灵活无缝切换成为亟待解决的问题。针对单/三多微网系统,提出相应的并离网切换策略,包括主动并网转离网、被动并网转离网和离网转并网策略。其中并网转离网切换策略针对单相微电网接入引起的离网多微网系统三相功率不平衡问题,提出单/三相多微网联络线功率调节算法;离网转并网策略考虑系统容量提出并网顺序方案。最后基于广东省绿色能源技术重点实验室(CET LAB)多微网平台对所提策略进行实验验证,证实了所提策略的有效性和实用性。     

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。     

低压微电网逆变器的自调节下垂系数控制策略

由于传统下垂控制的微电网逆变器在离网状态下输出电压的幅值和频率不稳定,提出一种改进的自调节下垂系数控制,且加入电压和频率的误差反馈,减小了微电网在离网运行状态下负荷突变所引起的输出电压幅值和频率的偏差,且增强了其动态性能。同时传统的三相逆变器控制基于dq旋转坐标系,其并网功率冲击较大,而基于αβ静止坐标系下的控制能有效减小并网时的功率冲击,提高了系统的稳定性。仿真验证了该控制策略的正确性和有效性。     

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。     

含光伏源的微网下垂控制策略研究

以含光伏源的微网为研究对象,首先提出了一种适应于并网和离网模式的下垂控制策略,光伏源的控制策略无需随着并离网状态的改变进行切换,可以实现并网平滑转离网.离网后同一母线的各个变流器自动调节功率输出,且功率分配均匀,输出电压质量高;然后提出了预同步控制策略,可以有效减小变流器并网过程的电流冲击,实现离网平滑转并网;最后通过搭建试验平台验证了所提控制策略的可行性和有效性.     

三相逆变器的双模式及其平滑切换控制方法

针对微电网逆变器在并网切换时电流冲击大、在离网切换时直流侧电压波动等问题,提出了一种三相逆变器的双模式及其平滑切换控制方法。该方法包括稳态控制和切换控制两部分,其中,切换控制由软启动虚拟阻抗和单环电流反馈控制构成。同时,为防止逆变器在并网切换和稳态控制中,因相位误差造成的能量倒灌现象,提出了相位超前控制方法,并引入到下垂控制器中,给出了其频率调节实现方式。切换控制抑制了逆变器输出电流、入网电流的瞬间冲击,实现并网平滑切换。逆变器离网切换时,仅引入单环电流反馈控制加快入网电流泄放,避免由电流瞬时不平衡引起的逆变器直流侧电压波动。仿真和实验结果验证了三相逆变器的双模式及其平滑切换方法的可行性和有效性。     

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。     

基于电流补偿控制的微电网离网策略研究

IEEE1547.4中要求微电网在并网/离网模式间的切换过程应平滑过渡,不存在电压电流冲击。由于实际系统难以实现精准控制,尤其是目前并网开关普遍采用基于晶闸管的固态开关,使得三相并网逆变器三相开关不能同时关断,引起系统产生较大电压电流冲击,严重影响了系统的稳定运行。本文提出了基于电流补偿的微电网离网控制策略,给出了系统各变量之间的函数关系,详细分析探讨了算法变量对系统的影响,最终获得微电网切换过程中电流电压的有效控制。仿真和实验结果验证了该方法的正确性和可行性。     

单相微电网逆变器的并网/离网工作模式研究

单相微电网系统需要逆变器具有并网/离网双工作模式,针对工频变压器隔离型单级式单相逆变器研究了一种并网/离网双工作模式的控制策略。离网模式下采用基于准比例谐振(PR)控制器的电压外环和电感电流比例内环的双闭环控制策略,可有效控制输出电压。并网模式下利用锁相环(PLL)技术跟踪电网电压相位,采用准PR控制器实现并网电流控制。在建立单相逆变器闭环系统数学模型基础上,对逆变器在并网、离网模式及模式间平滑切换过程中的系统性能进行了分析,实验结果表明了理论分析和控制策略的正确性。