基于模糊PI控制的双向变流器的设计与实现

通过分析单极性变流器的拓扑结构及其工作原理,根据特性设计了智能微电网系统在并网与孤岛情况下不同的控制策略,在并网模式下,智能微电网系统中采用基于单极性双向变流器的控制方式为P/Q控制,在离网情况下,采用U/F控制。在电压外环处设计一种模糊PI控制器来控制电压突变的影响,并通过搭建智能微电网系统实验平台验证了基于单极性双向储能变流器的智能微电网系统控制策略可以很好地在两种模式下实现无缝切换,满足系统稳定性要求,可以应用到工程领域。     

基于功率补偿量及下垂系数衰减的直流微电网并网转离网无缝切换控制策略

无缝切换控制策略是保证直流微电网稳定可靠运行的关键。针对传统并网转离网切换控制方法存在母线电压恢复慢、电能质量较差的问题,提出一种基于功率补偿量及下垂系数衰减的直流微电网并网转离网无缝切换控制策略。孤岛检测期间,并网变流器工作在电压控制模式,储能变流器(Energy Storage Converter, ESC)工作在下垂控制模式。通过建模分析,证明采用下垂控制时孤岛检测期间直流母线电压是可控的,由此得到下垂系数选择方法。孤岛检测完成后,以固定函数衰减ESC功率补偿量和下垂系数,实现ESC下垂控制和定电压控制的无缝切换,防止因ESC控制模式的突变而引起直流母线电压波动和ESC电流冲击。讨论了衰减函数的选择方法。仿真结果表明,所提无缝切换控制策略能够有效解决孤岛检测期间直流母线电压不可控的问题,抑制孤岛检测完成后因ESC模式切换时所产生的电流冲击。     

基于复合储能的微电网运行模式平滑切换控制

针对微电网由并网运行向非计划孤岛切换过程中功率出现不平衡的问题,在不改变分布式电源运行控制模式前提下,将超级电容器和蓄电池组成的复合储能装置作为微电网孤岛运行时的主电源。制定微电网并网转非计划孤岛切换控制策略,确保切换前后重要负荷正常供电和分布式电源正常运行;微电网由孤岛向并网运行切换时,通过对复合储能装置进行预同步控制,有效地减少了孤岛向并网运行切换时的冲击和振荡,确保运行模式切换过程中的平稳过渡。算例结果验证了所提方法的有效性。     

基于多层控制的微电网运行模式无缝切换策略

以浙江省温州市鹿西岛并网型微电网工程为实例,首先介绍了基于IEC 61850标准的微电网三层控制体系。然后,重点分析了并网高压快速开关及储能变流器的运行控制特性,并对储能变流器由功率控制转换到电压幅值—频率控制时的控制逻辑进行了改进,使其更适应系统运行模式切换的要求。通过微电网中央控制器和模式控制器的配合,尽量减小模式切换过程中由于功率不匹配带来的暂态冲击,成功实现了运行模式的无缝切换。最后,通过实际工程的现场测试,确定了策略中涉及的关键时间定值,最终实现了系统运行模式的无缝切换。     

微电网系统无缝切换策略研究与仿真

微电网是由多种类型分布式电源和负荷构成的整体,具有运行灵活、管理方便、能量利用率高等特点,是智能配电网发展的关键环节之一。与传统配电网不同,微电网存在两种典型运行方式,即并网运行和孤岛运行;两种运行模式之间的自动、无缝切换在微网控制系统中占有重要地位。本文以微电网主从控制为基础,并网运行时分布式电源采用PQ控制方式,孤岛运行时主分布式电源采用v/f控制方式,而其他分布式电源保持PQ控制方式不变。研究微电网在并网运行与孤岛运行两种方式间切换的控制策略;通过调整公共连接点处输出电压的相角和幅值实现孤岛到并网的无缝切换,通过调整公共连接点处输出电压初相角为切换时刻电网电压相位实现并网到孤岛的无缝切换。并利用PSCAD/EMTDC仿真软件验证无缝切换控制策略的有效性。     

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。     

基于储能变流器的微电网稳定控制策略

微电网是一种将分布式电源、储能装置、变流器、负荷以及监控保护装置有机整合在一起的小型发、配、用电系统。微电网运行方式复杂,为维持微电网电压和频率的稳定,提出一种基于储能变流器的下垂控制与恒频恒压（V f）控制相结合的微电网稳定控制策略。微电网并网运行时,储能变流器采用下垂控制;微电网离网运行时,若电压和频率在设定的范围内,储能变流器仍然采用下垂控制,若超出设定范围,储能变流器采用V f控制。仿真结果表明,提出的控制策略在微电网并网运行、离网运行、以及并/离网切换过程中均能维持微电网电压和频率的稳定。     

基于换流器归一化模型的微电网无缝切换控制策略

针对采用主从控制模式,以储能系统作为组网单元的联网/孤岛双模式运行的微电网系统,首先介绍了微电网联网/孤岛双模式无缝切换控制策略;其次提出了“外环并行,内环共用”的储能换流器P/Q模式与V/f模式归一化控制模型,同时完成归一化控制器的参数设计以及归一化控制系统的稳定性分析;依托RT_Lab实时仿真平台,完成微电网联网/孤网双模式运行实时仿真模型搭建,完成控制策略的仿真分析,最后在国家能源大型风电并网系统研发（实验）中心微电网实验平台进行了微电网联网/孤岛双模式无缝切换实验,实验结果验证了控制方法的有效性。     

直流微电网独立与并网模式无缝切换控制策略

独立与并网工作模式无缝切换是直流微电网的重要研究问题。为了解决这一问题,本文提出了一种基于大电网电压检测和储能双向DC/DC(Direct Current/Direct Current,直流/直流)变换器多控制环调度的切换策略,该策略根据SRF-PLL(Synchronous Reference Frame-Phase Locked Loop,同步参考坐标系-锁相环)检测的交流电压对DC/DC控制环路进行调度,在不同的运行状态下启动不同的控制环路,调整储能双向DC/DC变换器的功率流向与控制对象,实现微电网运行模式的无缝切换。在建立SRF-PLL和双向DC/DC变换器的s域小信号模型并设计不同控制环路补偿器的基础上,搭建了直流微电网的仿真平台,实现了所提出的无缝切换控制策略。在搭建的仿真平台上对储能双向变流器不同能量流向条件下的模式切换进行了研究。仿真结果表明,本文提出的控制策略具有良好稳态和暂态性能,可以满足直流微电网独立与并网模式无缝切换的控制要求。     

含储能微电网运行模式的平滑切换控制策略

微电网并网和孤岛模式的平滑切换是提高微电网可靠性的关键。本文在分析微电网4种运行模式的基础上,提出以储能单元作为运行模式切换过程中的功率缓冲装置,分析了其在并网、孤岛以及2种运行模式切换期间的控制策略,解决微电源因微电网运行模式切换而改变控制策略或大幅调节输出功率的问题,减小切换过程对负荷的影响,保证并网和孤岛间的平稳过渡,并在实验室平台验证了该控制策略的有效性。     

多微网多并网点结构微网设计和模式切换控制策略

以鹿西岛微网示范工程为背景,介绍了鹿西岛微网特点,风电、光伏发电和储能的规模及组成,并重点阐述了多微网、多并网点结构设计以及分层控制的监控系统,详细分析了24个运行方式切换策略及切换流程,并结合实际运行结果进行验证。实践证明灵活的微网结构和智能的切换控制方法可实现微网并/离网无缝切换,有效提高海岛供电可靠性,减少夏季高峰负荷拉闸限电。     

基于虚拟同步发电机的微网运行模式无缝切换控制策略

对于采用对等控制策略的微网系统,如何实现孤岛/并网运行模式间的无缝切换是一项亟待克服的技术难点。文中首先介绍微网系统的基本结构与工作模式,针对微网孤岛与并网运行模式的特点,提出一种满足微网孤岛/并网切换的虚拟同步发电机(VSG)控制策略。其次,为了适应微网的并网运行特性,提出一种基于控制器状态跟随的并行切换方法,即PQ控制的电流源模式和VSG控制的电压源模式的相位和电流指令都实时跟踪,为PQ/VSG控制模式间的无缝切换奠定基础。最后,建立微网系统的仿真模型和实验平台,共同验证了所提控制策略和并行切换方法的有效性。     

一种光储交直流微网并/离网无缝切换策略

微网存在并网与离网独立运行两种不同的工作模式,为解决其在两种模式之间的无缝切换问题,本文首先设计微网预同步软件算法,保证交流母线电压相位平稳连续,为并/离网的无缝切换奠定基础。其次,研究微网系统的基本结构和工作模式,结合微网系统并/离网工作模式切换时的外环输出特征,提出一种改进的外环将其应用于储能控制外环以及逆变器控制外环。该改进外环实现并/离网模式切换瞬间输出需求的重置功能,以补偿传统PI调节器切换时因线路潮流变化而引起的超调量,较好地解决了切换过程中交直流母线电压波动问题。最后,利用matlab/simulink建立光储微网系统模型对并/离网模式切换进行仿真验证,运行结果验证了所提改进策略的有效性。     

微电网运行模式切换下储能变流器双无源控制策略

在孤岛启动、孤岛负荷投切、非计划性离网等不利时刻,微电网母线电压频率的过大波动可能严重损害整个微电网的电气设备。被选作主逆变器的储能变流器,其控制性能对维持微电网电压频率稳定十分关键。因此,在严格证明储能变流器无源性的基础上,提出适用于微电网的双无源控制策略,以提高微电网安全稳定运行的能力。通过建立端口受控哈密尔顿模型、设立平衡点、求解能量匹配方程和阻尼参数校正,设计了基于孤岛电压环无源控制器和电流内环无源控制器的双无源控制策略。仿真结果验证了双无源控制可有效提高孤岛/并网运行模式切换下微电网电压频率的稳定性,更好保障微电网安全稳定运行。     

弱电网下变电站级微网运行模式平滑切换控制策略

弱电网下变电站级微网联络线距离长,系统容量大,并网/孤岛运行模式切换过程中电压波动剧烈易导致切换失败,为此提出一种运行模式平滑切换控制策略。一方面分析了柴油发电机组运行控制特性,对其电压输入回路进行了改进,使其适用于多并网点微网系统;另一方面在并网转孤岛切换中考虑联络线调压器调节特性,采用经电压闭锁的功率步长控制,有效减小了切换过程中的电压波动;采用自动同期与多次同期控制相结合的方式提高了孤岛转并网切换的及时性与成功率。该策略已应用于某微网项目中,成功实现了多次并网/孤岛平滑切换,验证了所提策略的有效性。     

一种新型模块化交直流混合微电网拓扑优化设计及研究

微电网是促进分布式电源与可再生能源大规模接入电网的有效手段。针对微电网模块化接入及与大电网友好互动的设计运行需求,提出一种利用背靠背变流器对交直流混合微电网进行模块化封装组网拓扑,并研究了该拓扑多目标、多状态运行控制策略。通过合理设计蓄电池-超级电容器混合储能系统结构及在微电网中接入位置,蓄电池和超级电容器可发挥各自优势为微电网多模态运行提供快速功率/能量支撑。仿真分析表明,所提出的模块化微电网组网拓扑及其运行控制方式是切实可行的,不仅使得并网/孤岛双模式无缝切换成为微电网自然属性,同时还可实现微电网整体有功/无功精确调度,使得微电网成为多特性电源/负荷模块与大电网进行“友好”功率交互。     

基于储能的可再生能源微网运行控制技术

建立了包括光伏、风电、储能和能量管理系统(EMS)的典型微网结构,给出了基于储能的微网组网方案和运行控制方式,分析了储能在微网离网运行、并网运行及无缝切换等过程中的控制作用。基于LCL滤波器的储能电压源型变换器,提出了包含逆变器滤波电感电流环、滤波电容电压环和并网电感电流环的三环控制策略,通过保持内部两环的稳定性实现微网运行模式的平滑转换。最后,搭建了微网研究与测试平台,验证了上述控制策略的有效性。