孤岛运行微电网中模糊PID下垂控制器设计

针对微电网孤岛运行时分布式电源(DG)所采用的传统电压/频率下垂控制方法的不足,提出了一种具有比例-积分-微分(PID)结构的改进下垂控制方法,并根据电压和频率的变化,使用模糊推理技术来优化相应参数;设计了一种自适应模糊PID下垂控制器,以进一步有效减小微电网孤岛运行时由于扰动所造成的电压/频率振荡.通过仿真计算验证了所提出的模糊PID下垂控制器设计的正确性和有效性.     

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。     

自适应调节下垂系数的微电网控制策略

针对采用传统下垂控制的分布式电源在孤岛运行时受负荷变化影响使其频率偏离额定值或电压幅值偏移较大,在并网运行时因配电网受到干扰后电压或频率出现波动致使输出功率不能保持恒定的缺陷,设计了一种能实现孤岛频率无静差、孤岛电压幅值小偏移量和并网恒功率输出的自适应调节下垂系数的控制器。同时,基于该下垂控制器的特点,提出了一种改进的微电网综合控制策略,即多重主从控制策略,以克服基于V/f的主从微电网系统控制和基于V/f的多主微电网系统控制中存在的不足。通过MATLAB/Simulink仿真平台验证了控制器和多重主从控制策略的有效性和可行性。     

计及可再生能源不确定性的孤岛微电网概率潮流计算

随着具有不确定性的可再生能源接入孤岛微电网的比例不断提高,传统确定性条件下孤岛微电网的潮流计算受到挑战。基于有功功率—频率/无功功率—电压(P-f/Q-U)控制和有功功率—电压/无功功率—频率(P-U/Q-f)控制两种下垂控制策略,在计及可再生能源的不确定性时,建立了综合控制下孤岛交流微电网的概率潮流计算模型,并提出了一种改进的三步LevenbergMarquardt(MTLM)算法对潮流方程进行求解。采用基于Sobol序列的拟蒙特卡洛模拟获得具有随机性的可再生能源出力和负荷的样本,进而对38节点孤岛交流微电网进行概率潮流计算,通过对比验证了MTLM算法的快速收敛性和鲁棒性,研究了不同下垂控制策略下系统频率和电压的概率分布情况,分析了具有随机性的高比例可再生能源接入对孤岛微电网的影响。     

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。     

含多种分布式电源的微电网控制策略

针对微电网的并网与孤岛运行方式以及2种运行方式之间的转换,提出了一种含多种分布式电源的微电网控制策略。该控制策略中微电网中心控制器连续监测微电网和大电网的运行状态并对微电网进行统一的协调控制:对于并网运行的微电网,当检测到孤岛状态时立即切换到孤岛运行控制方式;对于孤岛运行的微电网,通过选择主调频电源实现微电网频率的无差调节,避免了下垂控制产生的频率偏差;微电网重新并网时,通过采用电压灵敏度分析方法调节并网接口处的电压幅值并监视与大电网的电压相位差,实现微电网运行方式的平稳切换。采用PSCAD/EMTDC软件对含多种分布式电源的微电网进行仿真分析。仿真结果表明,提出的控制策略能够维持微电网的稳定运行,并能实现微电网并网与孤岛运行方式的平稳过渡。     

微网运行模式的平滑切换控制方法研究

微电网存在两种运行模式,即并网运行模式和孤岛运行模式,两种运行模式的平滑切换是微电网安全稳定运行的重要保障。文中主要从两个方面考虑微电网运行模式的平滑切换,一方面是系统级微电网整体控制策略,采用主从控制和对等控制相结合的综合控制方法,另一方面是局部微电源控制策略,提出一种下垂系数随微网频率和电压动态变化的改进下垂控制,同时为实现微电网孤岛运行模式向并网运行模式的平滑切换设计了预同步控制器。最后通过MATLAB仿真表明,该方法不仅可以实现切换过程中电压和频率的稳定,而且还能减少微电源控制方式的切换次数,在一定程度上减小了控制方式切换失败的可能性,从而提高了微电网运行的可靠性。     

微电网中双馈感应风力发电系统控制方法研究

提出一种微电网中双馈感应风力发电系统的控制方法。并网运行时双馈感应发电机(DFIG)捕获最大风能,并采用灵敏度分析方法调整输出的无功功率来抵消有功功率变化引起的电压波动;孤岛时DFIG以电压幅值和频率可控的方式运行,并模仿下垂特性直接与其他采取下垂控制的分布式电源配合。仿真结果表明,所提方法能够调节微电网的有功功率平衡,并维持系统的电压稳定,在并网及孤岛运行状态下都能够保持微电网的平稳运行。     

低压微电网逆变器频率电压协调控制

近年来,分布式发电(Distributed Generation,DG)技术发展迅猛,DG结合本地负载、储能设备等可构成微电网,微电网能够在并网模式与孤岛模式下运行。并网时,DG输出给定的功率,实现能量管理;孤岛运行时,要求DG维持微电网电压和频率稳定。因而微网中逆变器的控制尤为重要。由于传输线阻抗特性不同,本文在低压系统中应采用PV下垂控制,PV下垂控制能够实现孤岛运行时不同DG均分负载,但它是有差调节,电压和频率会存在较大的偏差。本文提出一种改进的PV下垂控制(NPV):加入电压和频率偏差的前馈调节,可实现电压和频率的二次调节。以微电网脱网运行的稳态以及暂态情况分析为例,通过PSCAD仿真以及实验,验证了NPV不但可以实现并网时的能量管理而且还实现了孤岛运行过程中电压和频率的二次调节。     

基于下垂特性的微电网逆变电源控制方法研究

针对微电网对分布式电源的控制要求,提出了一种基于下垂特性的PQ控制和V/f控制的新型逆变电源控制方法。利用PSIM软件对微电网从联网到孤岛的过渡过程、孤岛到联网的过渡过程以及孤岛运行时切增负荷和电源3种情况下的分布式电源的频率、有功功率、无功功率、电压、电流变化规律进行分析。仿真结果验证了所提出基于下垂特性的PQ控制和V/f控制方法的正确性和有效性。     

下垂控制在基于固态变压器的高压微电网中的应用

对下垂控制应用于微电网进行了理论分析,指出将其应用于基于固态变压器(SST)的高压微电网的合理性和优越性。研究了下垂系数与微电网动态性能之间的关系,分析了下垂系数对微电网频率稳定范围的影响。在SST的高压变流器中实现下垂控制,并推导了SST的容量与下垂系数的关系。通过一个环形的高压微电网,仿真分析了所提出的下垂控制策略在高压微电网联网运行、孤岛运行以及这2种模式切换时稳定微电网频率和电压的效果。仿真结果表明,各种运行模式下,微电网的电压和频率均具有良好的稳定性。     

微电网孤岛运行下垂控制分析及仿真

微电网一般有并网和孤岛运行,并网运行一般采用功率解耦控制,其网络电压和频率由大电网决定,而孤岛运行时,网内电源决定微电网的电压和频率。由于一次能源波动和负载波动,为了维持微电网电压和频率稳定,采用电压频率下垂控制,分析了下垂控制的基本理论,给出应用下垂控制的微电网仿真波形。     

基于灵敏度分析的改进微电网下垂控制方法

传统下垂控制方法应用于微电网中存在电压和频率波动较大的问题,对此提出了一种基于灵敏度分析的改进下垂控制方法。由于微电网线路阻抗较大,基于灵敏度分析,在下垂控制中加入虚拟阻抗,调节了线路阻感比;并对下垂控制器进行改进使其具有更好的控制精度。将微电网的电压频率的误差与误差变化率作为模糊控制的输入量,运用模糊推理方法在线整定具有PI结构的下垂系数,从而控制电压与频率的输出。通过对微电网切换运行模式以及孤岛模式下切负荷这两种情况下的运行特性进行仿真分析,应用该方法不仅能平稳抑制电压幅值和频率的波动,还能在微电网切负荷之后合理分配各分布式电源(Distributed Generation,DG)的功率。仿真结果证明了该控制方法的可行性和有效性。     

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。     

微电网孤岛运行的分层控制策略研究

微电网中的分布式电源自身的不稳定性将导致微电网的运行控制困难,为此提出了分层控制（Hierarchical control）方法。在微电网孤岛运行的控制系统中,分层控制包含2个层次,其控制是通过上层将控制信息发送到下层来实现的。对于低压系统中线路的下垂特性（Droop控制）,提出了基于电压外环、电流内环和功率环等的反馈控制器。通过理论分析,在微电网孤岛运行时,微电网的输出电压幅值和频率显示稳定。利用Matlab/Simulink仿真结果表明,该分层控制策略能稳定地控制微电网的电压和频率,具有很好的稳态性。     

一种额定频率补偿的改进下垂法在分布式微电网中的应用

研究分布式微电网控制策略对提高微电网电能质量有着重要意义。在分析传统下垂控制原理的基础上,针对微电网孤岛运行采用传统下垂控制策略时出现的频率静差问题,提出了一种额定频率补偿的改进下垂控制方法,实现了孤岛运行下微电网频率无静差,提高了微电网的电能质量,有利于微电网再次并网运行。在Matlab/Simulink中对改进下垂控制进行了模型搭建和仿真分析,结果证明了改进下垂控制方法的正确性和可行性。     

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。     

基于等效参考电流控制的低压微电网控制策略

在PQ控制和V/f下垂控制的基础上提出了微电网2种运行模式下均适用的等效参考电流控制法。对于电压幅值和频率,将其参考值与各自实际运行值的偏差分别引入到参考电流的dq轴分量中,通过对引入偏差的控制使分布式电源在微电网2种运行模式下具有相应的运行特性。该方法避免控制方法因运行模式变化而切换,确保了运行模式间的平滑转换;还能有效改善孤岛运行时电压和频率的动态调节效果,实现并网运行时的直接功率控制。同时,针对该控制方法设计了同步并网控制器,实现了微电网的平滑并网。仿真和实验结果证明了所提控制策略的可行性。     

微网并网向孤岛运行模式的平滑切换控制方法研究

微电网存在两种运行模式,即并网运行和孤岛运行模式。微电网并网运行模式向孤岛运行模式的平滑切换对实现微电网正常运行以及负荷可靠供电有着重要的意义。提出了一种自适应系数的下垂控制方法应用于并网模式转变为孤岛模式,并分析了自适应系数下垂控制方法的工作原理,能够有效地解决并网模式向孤岛模式切换时引起的电压波动大、频率不稳定的情况。最后用MATLAB仿真证明了此方法的可行性。     

基于强化学习的孤岛微电网多源协调频率控制方法

为了提升孤岛微电网频率抗干扰性,提出一种基于强化学习的孤岛微电网多源协调频率控制方法。针对微电网频率偏差进行Q学习,动态调节多个分布式电源的下垂控制参数以改变其输出功率,实现微电网内多源协调有功频率控制。首先,介绍了Q学习算法的基本原理;其次,提出基于Q学习的频率恢复控制方法,并设计基于Q学习算法的控制器,利用Q学习算法动态修正下垂参数,协调微电网多个分布式电源进行频率恢复控制;最后,利用MATLAB建立典型微电网仿真模型,并基于S-function自定义建立强化学习控制器,从Q学习训练过程、频率控制响应特性多个方面验证了所提方法的有效性和适应性。