基于VSG的分布式光伏系统运行与控制

随着光伏发电在微网中所占容量比重的不断增大,光伏发电对微网稳定性的影响也越来越大,传统分布式发电技术已不能满足微网的运行要求。结合光伏发电的P-U特性,设计了一种新型的逆变电源,即虚拟同步发电机(VSG)。该逆变电源对微网能表现出同步发电机的特性,同时具备功率控制和调频调压功能。因此,可方便地将电力系统中成熟的控制方法引入微网,有效维持微网电压幅值与频率的稳定。最后,在Matlab/Simulink环境下进行了仿真分析,证明了所提控制策略的有效性。     

自动调频式串联谐振耐压测试系统的研究

介绍了一种自动调频式串联谐振耐压测试系统。根据串联谐振电路的基本原理并结合电容电压幅频特性,电容电压幅值在电路发生谐振时达到最大。该测试系统可在30~300 Hz范围内连续调频,自动搜寻谐振频率。通过实时采样电容电压幅值判断串联谐振状态,在达到谐振后保持谐振频率恒定并自动调节输出电压幅值。整个过程利用单极性正弦脉宽调制(SPWM)对逆变电源进行控制,使其输出自动跟踪谐振频率并最终控制电容电压达到设定值,满足耐压试验要求。     

基于小交流信号下垂的微网二次控制方法

有功功率-频率和无功功率-电压幅值的传统下垂控制方法被广泛应用于微网并联逆变器的协调控制中。然而,传统下垂控制会使变流器输出的频率和电压幅值存在偏差,进而影响微网电能供应的精确性。基于对人为注入系统的小交流信号的控制,提出了一种新型的二次控制方法,以补偿下垂控制产生的电压偏差。该方法中的小交流信号在并联逆变器中如同一种通讯信号,其频率和逆变器输出基波电压的下垂偏置呈下垂关系。通过该方法,系统频率和电压幅值可以恢复至额定值,同时,精确的功率均分可以在并联逆变器之间实现。仿真和实验结果都验证了该方法的有效性。     

SPWM逆变电源的无互联信号线并联控制技术

该文提出了一种可适用于分布式发电系统或大容量UPS系统的高性能数模混合型逆变电源无线并联控制方案。这种控制技术以DSP为核心，通过检测逆变电源自身的输出功率来对高性能模拟SPWM逆变电源的电压幅值及频率进行下垂控制，从而实现了逆变电源的并联同步运行。实验结果表明，逆变电源均分负载电流的效果很好，逆变电源之间的环流很小。     

一次调频在黔西电厂的实现

1 火电机组一次调频的概念及技术指标 一次调频是在调速系统给定值不变的情况下，通过转速反馈作用改变其输出功率来调整电网的频率。在电网频率按自然调频过程变化的同时，调节系统探测到机组转速的变化后，通过转速反馈作用迅速调整各发电机组的输出功率，以维持供电频率稳定。根据自动调节系统的工作原理，当汽轮机负荷变化时，汽轮机的转速也会发生变化。在稳定状态下，汽轮机的功率与转速之间的关系，称为调节系统的静态特性，如图1所示。     

基于虚拟同步发电机的微网逆变器控制策略研究

本文研究了一种基于虚拟同步发电机算法的微网逆变器控制策略。根据同步发电机的本体数学模型、一次调频及无功电压调节特性,分别设计了虚拟同步发电机算法、虚拟原动机调节及励磁电流调节模块,同时通过电压电流双环控制,使逆变器输出的电压幅值和频率具有良好的下垂特性、可调的转动惯量及较好的跟踪性能,从而提高了系统的稳定性和可靠性。此外在并网系统中要求频率控制精度高及实时响应的情况下,本文还对虚拟原动机调节模块进行了改进,实现了频率的无误差控制,提高了频率控制的精度和响应速度。最后在matlab/simulink中进行了模型的搭建和仿真,逆变器输出电压很好的模拟了同步发电机的外特性,单相电压的畸变率仅为0.2%,引入改进原动机调节模块后,输出频率不随负荷的变化发生偏移。最终稳定在49.98Hz,验证了本文理论分析的正确性和可行性。     

微电网孤岛运行时的频率控制策略

提出了一种基于同步发电机机电暂态数学模型的新型微电网逆变电源,即虚拟同步发电机。详细分析了将传统电力系统中集中式频率控制引入微电网的可行性。微电网孤岛运行时,将虚拟同步发电机分为非调频发电单元和调频发电单元,前者既能按照功率调度指令发电,又能参与一次调频,缓解扰动情况下系统频率的波动,后者提供微电网参考电压,并利用二次调频实现频率的无差控制。还指出了分散式频率控制存在的问题,并给出了集中式频率控制的基本结构。Matlab/Simulink的仿真结果表明了该控制策略的正确性和可行性。     

孤岛模式下的微电网频率的协调控制研究

针对由可再生能源发电系统、常规柴油发电机组和蓄电池储能系统组成的微电网,提出了一种适合微电网在孤岛模式运行时的频率协调控制策略。该策略将系统频率的动态调节过程分为动态支持、下垂控制和无差调频3个层次,对各微电源进行分层协调控制。在该控制策略下,当可再生能源发电功率或负荷大幅波动后,首先蓄电池快速地向系统提供动态支持,分担了柴油发电机的电磁功率,从而抑制了频率初期下降或上升的幅值;扰动初期过后,系统稳态频率先后在微电源的下垂控制和无差调频的作用下完成将一次调频和二次调频的任务。利用DIgSILENT/Power Factory仿真软件研究了微电网在有功扰动下的动态运行特性,仿真结果表明了所提出的控制策略可以在微电源有功出力或者负荷需求变化时,有效地协调控制柴油发电机和蓄电池的有功功率输出,提高了微电网在孤岛模式下的频率性能。     

基于虚拟同步发电机思想的微电网逆变电源控制策略

提出了一种基于同步发电机机电暂态模型的新型微电网逆变电源（称为虚拟同步发电机）。功率控制器和电压频率控制器使该逆变电源具有功率控制和调频调压双重功能,而且在微电网发生故障时仍能作为不间断电源向重要负荷供电,预并列单元则使得该逆变电源能够可靠并联到微电网上;当微电网连接大电网运行时,系统频率由大电网决定,各虚拟同步发电机可采用功率控制策略使其按照功率调度指令输出功率。当微电网孤岛运行时,必须有逆变单元采用电压频率控制策略,提供微电网的电压参考;微电网中,同等容量的逆变电源还可以任意替换,易于模块化、标准化生产,增加了微电网控制的灵活性,提高了系统的可靠性。所提出的控制策略已在MATLAB/Simulink上得到验证。     

低压微网控制策略研究

为了避免微网运行模式变化时控制策略的切换,实现微网的平滑过渡,对传统的P-f和Q-V下垂控制进行改进,实现了并网运行时基于下垂控制的间接恒功率控制方式。并在脱网过程中采用了控制参数自动调节机制,以减小微网大功率不匹配引起的电压波动。分析了基于频率和幅值参考值正反馈的同步并网控制原理,在维持分布式电源输出功率的前提下利用下垂控制完成微网的同步并网。低压微网仿真结果表明,提出的控制方法能够有效地加快脱网过程中的电压调节速度,实现孤岛运行微网的平滑并网,降低运行模式变化给微网带来的冲击。     

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。     

基于虚拟同步发电机的微电网控制方法研究

首先介绍了微电网的产生背景和意义,给出微电网的概念和典型结构示意图。针对传统分布式发电技术不能满足微电网运行要求,该文基于同步发电机的模型提出了虚拟同步发电机的概念,将大电网中的一次调频、二次调频等成熟的理论知识引入到了微电网中,给出了联网运行和孤岛运行模式下微电网的控制方法,使具有同步发电机特性的逆变电源能够稳定并网。最后通过MATLAB/simulink验证了虚拟同步发电机思想及控制方法的正确性和有效性。     

基于改进功率环的微电网对等控制策略研究

基于传统下垂控制方法存在的不足,同时考虑减小微电网依赖于通信系统,使负荷和分布式电源能够即插即用,提出一种基于改进功率环的微电网对等控制策略。传统的下垂控制方法会造成系统频率和交流母线电压的偏差,针对该问题,引入电压补偿环节和频率补偿环节,构建改进的功率环反馈控制器。利用该控制策略对由2台同容量分布式电源构成的微电网进行仿真分析,并和采用传统下垂控制方法所得结果进行比较,此外,在并网/孤网切换模式和负荷投切模式下,分析该控制策略下的微电网运行特性,仿真结果表明了基于改进功率环的微电网对等控制策略能够有效降低系统频率和交流母线电压的偏差。     

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。     

孤岛微网分层分布式频率调节及功率优化控制

为提高微网频率调节和功率优化性能,提出一种两层控制结构。为适应这一结构,初级控制由传统的功率-频率下垂改进为功率-增量因子下垂。第2层控制采用一致性协议以分布式方式实现频率同步、频率无差、功率优化目标。此外,针对功率约束问题,分析发现只采用饱和器会导致频率无差和功率优化目标间的冲突,为解决这一冲突,提出相应的功率约束控制方法。通过Lyapunov直接法论证了所提控制策略在系统中的稳定性。最后,采用5节点孤岛微网仿真算例验证了所提策略的有效性。     

基于电力弹簧的微电网分布式发电协同控制

针对微电网运行时的电压和频率波动问题,建立了基于电力弹簧的分布式发电协同控制方法,以保证微电网的稳定运行。首先,基于电力弹簧的基本原理建立功率控制模型,利用电力弹簧的相位和幅值同时可控的特点,分析电力弹簧的四象限特性;在此基础上,设计了电力弹簧有功/无功协同控制方法,基于离散一致性算法,提出一种电力弹簧接入微电网的分布式发电协同控制策略;最后,通过MATLAB/Simulink仿真验证了微电网中发生电压突变、分布式发电功率突变以及负载功率突变3种情况下该控制策略的有效性,对比分析有无电力弹簧接入下系统电压和频率波动情况。实验证明:电力弹簧可以通过同时进行有功/无功补偿来有效解决微电网中分布式电源和负载变化引起的电压、频率波动,保证微电网的稳定运行。     

低压微电网采用坐标旋转的虚拟功率V/f下垂控制策略

针对低压微电网线路与传统高压输电线路阻抗比的不同而引起的功率耦合问题,提出一种采用坐标旋转的虚拟功率控制策略。该方法通过坐标旋转正交变换矩阵,实现了功率的解耦控制,对采用下垂控制特性的电压/频率控制进行了改进,提出了新的下垂限幅控制算法。此外专门设计了低通滤波器,以有效降低谐波影响和增加控制精确性。考虑低压微电网孤网时负荷扰动和孤网至联网运行状态的切换,仿真验证了所提出的低压微电网控制器具有良好的适应能力。实验结果表明,该方法在低压微电网环境下能有效实现负荷变化时不同微电源间变化功率的共享,且频率和幅值较为稳定、动态效果好、工程实现简单,提高了系统功率分担的精确性和稳定性。     

考虑频率波动的孤岛微电网在线三相概率潮流计算方法

为了量化短期源荷功率扰动对频率波动的影响并保证模拟精度,从短期概率潮流问题出发,采用预测分量和随机预测误差分量分别表示风电和负荷的实时扰动功率,同时用一次调频实现扰动功率中随机预测误差分量的平衡,用基于超前控制方式的二次调频实现系统当前功率缺额和扰动功率预测分量的平衡,从而实现了对源荷功率扰动影响的准确量化评估。同时,提出的模型考虑了微电源的三相电压、电流对称控制特性以及可控微电源与负荷的静态频率电压调节特性,精确模拟了孤岛微电网的调频过程以及微电源的三相潮流控制特性,因而大幅提高了三相潮流与频率波动的仿真精度。采用三点估计法实现所建模型的概率评估,并通过IEEE 33节点修正系统的仿真分析验证了所提方法的有效性。     

基于一致性算法的微电网无差调频控制策略

微电网孤岛运行时,采用传统下垂控制策略的微电网频率因其输出功率的变化而偏离额定值,为此,提出一种微电网下垂系数自调节控制策略。微网内各微源由一致性算法获得下垂系数自调节值,实现微电网频率无静差,同时确保有功功率按额定容量分担负荷,在PSCAD中搭建微网模型,并与传统下垂控制仿真结果对比,表明了控制策略的有效性。     

风/光制氢系统的同质化建模

随着能源技术的快速发展,风/光制氢系统将成为典型能源存在场景。本文分析风/光制氢系统中异质能源的功率交换特性,从功率/能量的供需平衡角度出发,建立风/光制氢系统的同质化分析模型;根据对模型运行域的分析,建立统一的分析框架,并通过3个维度对风/光氢制氢系统边界条件进行分析;并根据历史数据,绘制出力散点图,分析运行点规律及运行点指标范围,并对系统运行域进行合理分析。