串联结构多微网并离网模式切换控制策略

相邻区域内的微电网因互联互供所需可组成多微网系统。在研究单微网的锁相环控制、联络线功率和相位调节的基础上,针对串联结构多微网的结构特点,提出一种多微网并/离网模式切换控制策略。对于离转并模式切换,在不同初始相角和储能频率参考值的情况下,计算相应的离转并切换时间。对于并转离模式切换,根据主动和被动并转离两种情况,对子微网储能输出功率和联络线功率进行调节。仿真结果验证了该控制策略可实现串联结构多微网并/离网模式快速切换。     

基于不同控制策略的微网仿真

考虑微网系统建设成本和运行的灵活性、可靠性,对微网建设初期的接线方案进行了选择。研究了2种微源控制方法,基于微源的不同控制原理建立了微网系统仿真模型,针对计划孤网和非计划孤网中的下垂控制和混合控制进行了仿真分析。仿真结果验证了微网计划孤网的稳定性和孤网控制方法的有效性。任何控制方式下微网再并网时,均需对各微源出力进行重新调整,才能保证微网运行模式的平滑过渡。     

低压微网综合控制策略设计

考虑到微源和负荷的不同类型以及具有分散性的特点,根据微网的2种典型运行模式,采用不同的控制策略对低压微网进行综合控制.针对低压下线路参数成阻性的特点,在微网孤岛模式下对传统下垂特性进行重新设计,同时提出同步并网控制器的设计方法,有效降低了微源再并网时对低压微网的冲击,提高了系统的稳定性和可靠性.通过对低压微网运行模式的切换、孤岛模式下切/增负荷、孤岛模式下某一微源退出及重联到微网这3种情况下的运行特性进行仿真分析,证明了低压微网系统下所设计控制策略的可行性.     

基于混合储能的直流微电网协同能量管理策略

根据直流微电网的结构以及运行特点,分析了直流微电网中分布式发电单元和混合储能单元的控制策略。针对直流微电网中由于分布式发电单元输出功率的不稳定以及负载突变造成的直流母线电压波动问题,提出了一种基于直流微电源模块和混合储能模块的协同能量管理策略。该控制策略以直流母线电压为信号对混合储能模块的充放电模式进行控制。同时也搭建了含光伏微源单元和混合储能单元的仿真模型,通过MATLAB/Simulik仿真软件对混合储能的能流切换模式进行仿真,结果表明该策略在负荷波动或者光伏单元输出功率不稳定情况下直流母线电压的相对稳定性,验证了该策略的正确性和可行性。     

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。     

微电网平滑过渡的功率优化控制

微电源的接入会对传统电网电压和频率造成较大影响,针对由4个不同类型微源组成微电网接入配电网后存在的并网、孤网和两种运行模式之间的切换,建立了参数更为接近实际的微电网控制模型以研究并网孤网互换、孤网下投切负荷或微源等3种运行模式的平滑过渡.对所建模型进行了仿真分析,对比了每种运行模式下采用功率优化前后的各微源出力以及微电网交流母线电压频率的变化情况.仿真结果验证了所提功率优化控制策略的可行性及有效性,实现平滑过渡的同时,可提高被优化微源的利用率.     

微网储能变换器并网/离网无缝切换策略仿真

储能及其变换器在微网并网时控制微网与电网的能量交换,离网时保障微网内部敏感负荷供电。通过建立储能逆变器并网/离网控制系统仿真模型研究了并网/离网切换控制策略。对于主动离网过程,提出了一种平滑无过渡过程的切换控制方法;对于被动离网过程,提出了一种基于滞环电流控制的切换控制方法;对于并网切换过程,研究了存在初始相位差的切换控制方法。建立了系统仿真模型,并对3种切换过程进行了仿真,仿真结果表明,所提切换控制方法实现了无冲击无缝切换,能够保障微网中敏感负荷的供电质量。     

基于储能广义控制算法的微网并/离网平滑切换控制策略研究

该文提出一种适用于储能并网逆变器的广义控制算法,实现微网并/离网平滑切换。该算法基于逆变器分层控制结构,利用被控制对象逆模型、二自由度控制原理,将储能系统部分传函"单位化",消除微网不同运行模式下控制层的结构差异,实现储能输出电流所含有害扰动量的动态全补偿。针对储能控制系统应用层,由于储能系统部分传函单位化,储能单元PQ控制时可实现系统电压所含有害扰动量的动态全补偿;下垂控制时通过引入微网电压、频率前馈补偿项,抑制孤岛微网电压、频率波动,并消除分布式电源输出电流及负载电流所含有害扰动量对应用层的影响。与此同时,控制层广义结构还可以避免微网运行模式切换时储能单元产生的暂态振荡,削弱切换过程对微网内分布式电源及敏感负荷的影响,最终实现微网运行模式平滑切换。为进一步验证所提控制算法的正确性与有效性,在Matlab/Simulink软件平台搭建了微网仿真系统,并对微网计划性与非计划运行模式切换进行仿真分析。     

直流微网双向DC/DC变换器的电容电荷平衡控制策略

由微源和负载等的功率波动引起的直流母线电压波动,成为影响直流微网电能质量的重要因素。通过双向DC/DC变换器连接超级电容等储能设备,可进行功率平衡调节,以保证直流微网母线电压的稳定。为实现直流微网母线电压的快速恢复,采用了一种基于电容电荷平衡控制的复合控制策略,并推导出一系列理论方程来设计相应的复合控制器。最后通过PSIM仿真验证了复合控制策略的快速性和有效性。     

基于载波变幅移相调制方法的串联型微网功率平衡控制

针对普通微网中输出电压谐波含量大、波形不理想等问题,研究一种将光伏、风力等微源经逆变器串联形成的微网系统。重点分析和研究了载波变幅移相调制方法下系统输出电压特性及串联型微网功率平衡控制。首先对系统结构进行简要说明;其次分析了载波变幅移相调制方法,推导了系统输出电压的傅里叶表达式,并基于此对系统电压特性进行分析;最后以三微源串联微网为例进行Matlab/Simulink仿真分析,结果验证了该控制方法的有效性。     

一种适用于微电网状态无缝切换的混合控制策略

针对传统微电源逆变器控制算法需要在微电网并网和孤岛运行时切换的弊端,提出一种适用于微电网无缝切换的混合控制策略。该混合控制策略算法可以同时支持并网和孤岛运行状态,消除了在微电网状态切换时由于软件进行切换所带来的冲击。该算法在并网阶段微电源逆变器具有有源滤波器功能,消除非线性负载对电网带来的谐波电流;其电压环采用比例谐振控制器有效消除孤岛时微电源逆变器输出的电压静差。仿真结果验证了控制策略的正确性。     

基于自适应下垂控制的风光储微网调频研究

提出一种基于自适应下垂控制的风光储微网调频控制方法。建立了风光储微网的系统模型,重点阐述了电池储能单元的三阶模型。基于储能电池的工作状态和充放电功率,确定了风电机组和光伏发电的动态出力策略。提出了一种自适应的下垂控制方法,即通过组网电源的功率裕度自适应调整各微源的下垂系数,充分发挥了微源的调节潜力和功率支撑能力。通过算例仿真验证了所提策略和方法的有效性。     

基于禁忌搜索算法的微电网源/荷安全经济调度

合理求解微电源/荷协调调度方案是微电网安全经济运行的理论依据。在分析各分布式电源发电成本和可控负荷特性的基础上,建立两种时域运营成本最低的目标函数。以微电网有功功率平衡、分布式电源出力上下限和爬坡速率以及可控负荷的用电特性为约束,建立微电网源/荷协调安全经济调度数学模型。以优先利用可再生能源和调度成本最低为原则制定优化调度策略。利用禁忌搜索算法求解微电网源/荷调度模型得到微电网源/荷调度方案,并与应用单纯形法的全局最优解结果进行比较。算例分析表明禁忌搜索算法解得的调度方案接近于全局最优解,以日时域24 h为调度周期的调度方案与以单位时域1 h为调度周期的调度方案结果相近。     

含超级电容混合储能系统直流微电网功率分配策略

针对直流微电网中微电源功率输出不稳定以及负荷波动导致直流母线电压偏移问题,提出一种含超级电容和蓄电池的混合储能系统充放电控制策略。该控制策略将储能系统分为5种工作模式,控制系统根据直流母线电压值选择混合储能系统的工作模式,实现蓄电池与超级电容在充电、放电及空闲模式间自由切换,从而维持直流母线电压稳定。通过Matlab/Simulink软件搭建系统模型,仿真结果表明,采用该控制策略可使直流母线电压保持在电压偏移允许范围内。     

基于相关性分析的微网分布式电源能量管理建模与仿真

为确保微电网安全、稳定运行,提高能源利用率,研究了基于相关性分析的微网分布式电源能量管理协调控制方法。根据微网能量管理系统特点,以确保符合电能质量标准的微网功率平衡、电压频率稳定、实现级别高负荷优先供电为控制目标,以满足微电源和储能装置功率需求为约束条件,构建了微网分布式电源能量管理模型。在此基础上,通过负荷Agent控制策略,基于微网分布式电源、线损及负荷间的有功功率相关性分析,合理配置微电网能量,实现微网分布式电源能量管理。算例仿真结果表明：所提管理控制方法可以显著降低用户运行成本,确保光伏发电和风力发电维持最大输出功率,保证微网频率和电压的波动符合国家标准偏差,其中电压波动幅度小于5%,稳定性极佳。     

热电联产型微网系统的优化调度研究

热电联产型微网以分布式电源为基础,在充分利用可再生能源的同时,统一解决了用户的电能与热能需求问题,实现了能源的梯级利用。采用随机模拟技术模拟了风电功率及电负荷需求的随机性,建立了集中控制模式下的孤网系统运行成本最低、供电可靠性最高和综合效益最高的多目标优化调度模型,并提出了优化调度策略。以一个热电联产型微网为例,运用遗传算法优化了各微电源的出力。优化结果验证了本文所提模型和策略的有效性。     

基于超导磁储能系统的微电网频率暂态稳定控制策略

微电网作为智能电网的重要组成部分,具有并网运行和孤网运行两种运行模式。由于微电网的惯性很小,模式切换过程或孤网下大的负荷投切都会对微电网的频率稳定性造成影响。针对这两种情形,研究超导磁储能系统(SMES)在微电网频率暂态稳定控制中的应用。首先对比分析了超级电容与SMES的性能参数,明确两种储能装置的差别,然后设计了基于虚拟惯量的SMES控制策略、基于模糊控制的超导磁体电流调整策略与SMES容量配置策略。SMES作为微电网的能量缓冲器改善微电网频率的暂态稳定特性。同时,优化调整超导磁体的电流水平,使SMES能够处于最佳的能量/功率水平。仿真算例结果验证了所设计控制策略、电流调整策略与容量配置策略的有效性。     

基于DFIG控制方法的微电网的并网及孤岛运行方式分析

双馈异步发电机(Double Fed Induction Generators, DFIG)控制方法对微电网运行方式有着重要影响。重点研究主从控制方式下含DFIG微电网的运行特性。深入分析转子转速和励磁电压控制、浆距角控制、储能系统控制和用电负荷控制等DFIG控制功能模块,分别建立并网运行时的储能控制器和DFIG控制器的PQ模型,以及孤岛运行时主控制器的VF模型。基于Matlab平台仿真微电网在两种模式下的运行特点。仿真结果表明,由于大电网支撑,并网运行时微电网的电压具有更好的稳定性。孤岛运行时,同一性质的负荷对基于DFIG控制方法的微电网运行质量影响不大,而主要由微电网控制方法决定。     

并网状态下微电网中微电源出力优化算法

研究并网状态下微电网中的微电源出力优化问题,在满足系统运行约束的条件下根据不同的优化目标优化微电网中各微电源的出力,使系统的运行成本最低、负荷用电成本最低或环境效益最高。建立含有微型燃气轮机、燃料电池、太阳能光伏电池、风力发电和飞轮储能的微电网系统在与上级配电网系统并网状态下各微电源出力优化的数学模型,介绍基于粒子群优化算法的求解方法,通过基准测试系统进行算例分析,验证所提出方法的有效性与可行性。