考虑经济调度及电压恢复的直流微电网分布式二次控制

基于下垂控制的直流微电网初级控制存在稳态母线电压偏差和电流难以准确分配的缺点,传统采用集中式或分布式的二次控制策略虽然可以实现直流微电网母线电压恢复和电流均分,但并没有考虑各分布式发电单元的发电成本.为提高直流微电网的稳定性和运行效率,基于分布式一致理论,设计了分布式平均母线电压恢复控制算法和分布式最优负荷分配算法,并基于上述算法设计了直流微电网新型分布式二次控制策略.该控制策略可以在二次控制层同时实现母线电压恢复和经济调度,从而提高微电网的运行效率.另外,该控制策略完全分布式实施具有更好的灵活性、鲁棒性和可扩展性.     

一种适用于直流微电网的自适应下垂控制策略

下垂控制能够实现功率的按比例分配,在直流微电网中被广泛应用。然而由于线路阻抗存在差异,采用传统下垂控制的分布式单元在电压偏差和电流精准分配之间存在矛盾。为此,利用电压偏差截距补偿法和功率分配环节对下垂系数进行自适应调节,实现了直流微电网系统各个分布式电源功率的精准分配和电压补偿,并使用四端直流微电网仿真模型验证了所提出的控制策略的有效性。     

基于博弈论控制方法的无互联线直流微电网发电系统

提出了一种基于博弈论的控制策略,应用于无互联线直流微电网中的分布式发电装置,实现并联均流的控制。该方法通过引入虚拟对手的概念,每台分布式发电装置根据自身的成本函数和其他发电装置之间通过博弈共同对直流母线电压进行控制,进而使直流母线电压和各分布式发电装置的输出电流最终达到纳什均衡。所给出的成本函数综合了分布式发电装置的输出功率、历史直流母线电压误差和当前直流母线电压误差。通过小信号建模分析了系统的动态稳定性。仿真和实验结果证明了该控制策略的有效性,各个分布式发电装置能够实现功率均分。     

孤岛微电网电压不平衡自补偿控制研究

随着分布式发电系统和微电网的发展,发电单元不仅需要向电网注入功率,还需要在孤岛模式下保证提供较高的电能质量。提出了一种孤岛微电网的电压不平衡自补偿控制策略。该控制方案是在发电单元逆变器的控制器上实施的,首先设计了传统的包含虚拟阻抗调节的下垂控制,然后设计了电压电流双闭环比例谐振控制器,最后在传统控制器的基础上引入了自平衡控制,并基于系统参数分析了系统的稳定性。为了验证控制策略的有效性,基于实时仿真平台搭建了微网孤岛运行试验平台,开展了相关试验研究,试验结果表明所提出的方法能较好实现电压不平衡自补偿。     

基于一致性算法的独立直流微电网分层协调控制策略

针对独立运行的直流微电网,提出了一种适用于含光伏和储能的分层分布式协调控制策略。多个储能单元采用分层控制方法以维持直流母线电压的稳定,第1层控制采用适应性下垂控制方法,下垂系数可根据储能电荷状态和额定功率进行自适应调整以平衡蓄电池的荷电状态;第2层控制采用基于离散一致性算法的二次电压恢复和电流均分控制,仅通过与邻居节点间的通信实现母线电压调节和电流均分。为实现储能和光伏协调控制,光伏单元不仅能自动改变控制模式以保证直流微电网功率平衡,还能根据储能单元运行状态参与直流母线电压的二次调节,使直流母线电压恢复到额定值附近。最后,通过实验验证了所提控制策略的有效性。     

基于自适应虚拟阻抗的交流微电网无功功率—电压控制策略

微电网作为分布式电源的有效载体,是分布式能源合理利用的有效途径。而在微电网中,由于物理线路阻抗不匹配等因素的影响,传统的下垂控制难以合理分配无功功率。为了改善无功分配的精度,提出一种基于自适应虚拟阻抗的微电网无功功率—电压控制策略。该方案在传统的虚拟阻抗基础上叠加自适应项,从而修改电压参考值;同时,通过电压恢复机制来补偿由此造成的输出电压的降低。仿真和实验结果实现了负荷有功和无功功率的合理均分,从而验证了所提控制策略的可行性和有效性。     

基于改进自适应下垂的直流微电网稳定分析与研究

在直流微电网中,各种分布式能源(光伏、风机、储能单元等)通过换流器并联连接到直流母线上,因此保持直流母线电压的稳定及系统的能量协调管理显得至关重要。由于直流微网中的各个分布式微电源到各交直流负载的阻抗值不一定相等,因此若把线路的阻抗值假定为虚拟的下垂系数,必然会导致各分布式微源相对于负载的功率输出不能按需分配;同时,负载的功率变化会使得母线电压增大或减小,必然会导致直流微电网中的直流母线电压有所波动,影响整个系统的稳定性。基于以上因素,采用一种基于改进自适应下垂控制的方法,此控制策略很好地考虑了线路阻抗和负载的波动影响,通过换流器的电压和电流输出均值来均衡各换流器的输出电压及电流值,降低了直流母线电压值的波动幅度,间接地使得各换流器的电流电压分配精准度得以提升。并结合Matlab/Simulink进行了建模与仿真,仿真结果可以有效地验证所提出的新型改进自适应下垂控制策略的合理性。     

基于离散一致性算法的直流微电网电压控制策略

直流微电网中由于虚拟电阻和线路阻抗分布不均,使得传统下垂控制无法满足直流电压稳定的要求。采用基于离散一致性算法的直流微电网电压控制策略,各发电单元采用相邻通信,根据系统电压迭代后的均值修正直流母线电压的参考值,从而补偿由下垂控制引起的电压降落。光伏电池采用最大功率跟踪控制,蓄电池采用带有电流阈值的恒压控制,在维持母线电压恒定的同时,防止端口电流过大缩短蓄电池的使用寿命,从而实现直流微电网的稳定运行。在MATLAB/Simulink中搭建了光-储直流微电网模型,当环境条件或负荷变化时,微电网能保证直流母线电压恒定以及有功功率平衡,验证了所提控制策略的有效性。     

基于一致性理论的微电网快速无功均分控制研究

为了消除分布式电源(distributed generation,DG)大规模接入对大电网的影响,实现多类型能源灵活、高效的应用,微电网应运而生.下垂控制是微电网常用控制方法之一,但该方法仅能实现DG单元的有功功率均分,无功均分误差较大,同时也存在电压偏移和经济运行等问题,具有一定的局限性.本文针对包含多类型DG、储能单元的微电网,提出了基于一致性理论的功率控制策略,包含无功均分和有功优化功能,以此来对各DG单元进行有效的控制.所提策略通过微增率一致控制,实现DG单元经济运行;通过虚拟阻抗控制,保证DG单元无功快速均分;通过电压恢复控制,维持微电网电压额定.所提策略采用稀疏通信网络,建设成本低.最终,通过仿真与实验,分析验证了所提控制策略的有效性.     

微电网多逆变器运行的自适应下垂控制新策略

由于低压微电网在孤岛模式下受线路阻抗不一致等因素的影响,传统的下垂控制无法按分布式电源(DG)单元容量合理均分功率,为此提出了一种新的自适应下垂控制策略。文章分析了微电网孤岛模式下逆变器并联运行的电气特性、虚拟阻抗技术以及传统下垂控制策略,重新设计了逆变器的输出阻抗和P-U下垂控制环,不改变传统的Q-f下垂控制环。P-U下垂控制环的设计原理是根据有功功率P的积分来锁定压差,通过正弦函数解决积分项引起输出电压随时间不断下降的问题,同时利用传统P-U下垂控制环的线性有差调节项提升调节速度,最终使有功功率P得到有效均分。通过仿真结果表明,与传统下垂控制的有差调节相比,该策略可实现无差调节且不受输出阻抗和线路阻抗变动的影响,实现功率的合理均分。     

提高直流微电网动态特性的改进下垂控制策略研究

从理论上分析了功率扰动对输出电压的影响因素,提出一种阻性虚拟阻抗加补偿虚拟阻抗的改进下垂控制策略,阻性虚拟阻抗实现直流微电网稳态时的功率分配,补偿虚拟阻抗提升其动态性能;通过对一个简单的直流微电网进行小信号建模,给出了补偿虚拟阻抗的参数设计过程。仿真和实验结果表明,补偿虚拟阻抗下垂控制策略能够提升母线电压的动态特性,阻尼特性增强。     

基于本地自适应调节的交直流混合微电网全局协调控制

针对交直流混合微电网,提出了一种基于本地自适应调节的微电网全局协调控制策略。对直流子微网内的分布式电源(DG)设计模糊自适应下垂控制,通过自动调节下垂系数消除线路阻抗的影响,实现直流子微电网内部有功功率的精确分配。对交流子微电网内的分布式电源,设计基于同步补偿的改进下垂控制,从而消除线路阻抗的影响,保证有功功率均分的同时实现无功功率均分。在本地调节的基础上,设计计及储能参与的混合微电网全局协调控制策略,消除频率/电压偏差并恢复至额定值,实现交直流子微网间、子微网与储能系统间功率的合理流动和自主分配。与此同时制定功率交换控制规则,以避免不必要的功率交换,降低了功率损耗并延长了储能寿命。运用MATLAB/SimuLink仿真平台,对所设计控制策略的有效性进行验证。     

一种无需高带宽通信线路的高精度自主均流控制策略

直流微电网并联系统多采用下垂控制实现功率分配,但线路阻抗的存在会降低其分配精度,传统均流策略基于高带宽通信网络采集电压或电流信息实现功率补偿,制造成本偏高、可靠性较低,同时通信线路存在通信延时,会对均流效果产生影响.为实现直流微电网并联系统变换器输出功率自主均分控制,提出一种无高带宽通信线路的直流微电网并联光储变换器均流策略.该策略通过分析恒压运行模式与下垂运行模式下,线路阻抗对并联变换器功率分配特性的影响规律,设计虚拟阻抗补偿环节,根据变换器自身输出电气特性,对变换器输出功率进行调节,实现输出功率的自主均分.仿真和实验结果表明,所提控制策略能够提高并联变换器的功率自主分配精度.     

低压微电网孤岛运行模式下改进下垂控制

针对孤岛运行模式下的低压微电网系统中,多分布式发电(distributed generation, DG)单元并联运行,由于各DG逆变器输出线路阻抗差异的存在,导致系统中各DG单元根据传统下垂控制对负荷无功功率难以进行均衡分配,此外,低压微电网的输电线路阻感比很高,有功功率/频率和无功功率/电压控制有复杂的耦合现象,不能直接应用下垂控制的问题,提出了一种基于虚拟阻抗和电压补偿环节的改进下垂控制策略。通过引入虚拟阻抗改变下垂系数值,实现输出无功功率按DG容量比例分配供电;以及引入电压补偿环节,保证各DG单元输出电压相等,抑制无功环流现象。以PSCAD为仿真平台建立孤岛型微电网仿真模型,仿真结果验证了改进控制策略的有效性。     

孤岛微网中基于虚拟负阻抗的改进下垂控制

在微电网多逆变器并联系统中,每个分布式电源(DG)与公共接入点(PCC)之间的距离各不相同,导致各个单元的线路阻抗存在差异,此时采用传统下垂控制,无功功率将无法得到有效均分;且由于线路阻抗及下垂控制器的作用,DG单元的输出电压幅值出现较大降落。首先对无功功率无法均分的原因进行了分析,在此基础上,针对传统下垂控制的缺陷提出一种基于虚拟负阻抗的改进下垂控制方法。仿真结果表明,该改进型下垂控制策略既能实现对无功的有效均分,也能有效减小系统的输出电压幅值降落。     

基于有限时间一致性的直流微电网分布式协同控制

直流微电网的控制目标主要是实现维持电压稳定和负荷比例分配,传统的下垂控制无法同时兼顾两个控制目标,而集中控制存在依赖中央控制器等弊端。文中提出一种基于有限时间一致性的直流微电网分布式控制策略,在下垂控制的基础上,提出包括电流矫正控制和电压调节控制的分布式二次控制。该策略基于多代理系统及其分布式交互协议实现,各分布式电源代理仅与邻居交互输出电流信息,通过有限时间一致性协议,完成各分布式电源的输出电流按比例分配,并利用平均输出电流进行电压协同调节。所述控制策略以分布式的方式实现,能够满足分布式电源即插即用的要求,采用有限时间一致性算法具有较好的收敛性能。为验证该策略的控制效果,在PSCAD/EMTDC中建立了详细的直流微电网模型进行仿真。结果表明所述策略可以有效地完成直流微电网电压稳定和负荷比例分配的控制目标。     

基于逆变器剩余容量及自适应虚拟谐波阻抗控制的孤岛微电网谐波功率分配策略

孤岛微电网中，非线性负载产生的谐波电流导致发电单元的逆变器也需要承担部分谐波视在功率。为避免逆变器因承担过量谐波功率过载，目前研究者们大都致力于实现谐波功率在逆变器间的均分。然而，谐波均分策略忽略了不同逆变器改善电压质量能力的差异性，致使微电网电压质量无法得到有效改善。针对此，提出了一种以改善微电网电压质量为目标的谐波功率分配策略，根据逆变器剩余容量及其承担的谐波功率，自适应地调节其虚拟谐波阻抗值在第四象限内变化，从而在不过载的前提下使各逆变器到微电网母线的谐波阻抗达到最小值，为谐波电流提供低谐波阻抗通路，达到尽可能改善微电网电压质量的目的。为了实现该目标，基于根轨迹确定了逆变器虚拟谐波阻抗的稳定调节范围，并进一步设计了一种变参数积分控制器，令所提自适应虚拟谐波阻抗控制能够兼顾调节速度及收敛性能。仿真和硬件在环实验验证了所提控制方法的有效性。     

基于同步补偿的孤岛微电网无功均分研究

交流微电网孤岛运行时,由于分布式电源(DG)的等效线路阻抗存在差异,导致传统下垂控制无功均分精度较低,进而产生环流问题。为此,提出了一种基于同步补偿的改进下垂控制策略。当DG运行在无功均分模式时,同步补偿下垂特性曲线的参考电压,可以提高无功功率均分的精度。当有DG输出电压降至限定最小值时,各个DG均切换至电压恢复模式,同步恢复电压至参考电压。同时设计控制策略协调无功均分模式和电压恢复模式,使得系统稳定运行,最终实现DG输出的无功功率均分且输出电压在额定值附近。最后设计Matlab仿真和RTDS实验方案,结果验证了所设计的控制策略的有效性,且对通信带宽要求较低,具有较强的鲁棒性,仍保持了微电网各DG的"即插即用"的特点。     

虚拟同步发电机及其在独立型微电网中的应用

针对独立分布式发电系统设计了一种基于同步发电机功角特性的虚拟同步发电机控制策略,使逆变器能以电压源形式与柴油发电机并联组网。所设计的控制策略实现了逆变器对电网的无缝投切,逆变器在并网运行时能根据指令调节有功输出。突加、突减负载时逆变器能迅速响应需求输出功率,有效地减小了微电网电压幅值和频率波动。当微电网中柴油发电机停机时逆变器能独立支撑微电网的电压和频率,使微电网电压和电流平稳过渡。最后通过MATLAB/Simulink仿真验证了所设计控制策略的有效性。     

高渗透率光伏发电的直流微电网故障穿越控制策略研究

为使直流微电网具备一定的故障穿越能力,考虑增强系统对直流母线电压的调节能力,提出了基于电池储能的故障穿越方案。引入基于非线性扰动观测的前馈项,设计了基于储能单元改进下垂控制的直流微电网故障穿越控制策略。这种控制策略可以有效抑制直流母线电压波动,缩短电压调节时间,使直流母线电压保持在安全运行范围内,从而实现直流微电网在直流支路短路故障下的故障穿越。最后在Simulink中搭建有高渗透率光伏发电的直流微电网仿真模型,对所提出的方案和所设计的故障穿越控制策略进行验证。