高压微网运行模式切换控制策略

以未来可再生电能传输和管理(FREEDM)网络为研究对象,提出一种新型电压模式控制策略,用于实现FREEDM网络联网与孤岛模式间的切换。由于始终将并网逆变器控制为电压源,因此避免了运行模式变化时控制策略的切换,并采用改进的相角下垂控制取代传统频率下垂控制,使微网频率与输出功率分离,降低切换难度。联网运行时,将功率偏差作为反馈量加入到下垂控制环节,实现逆变器的恒功率输出。重新设计同步调节器,使微网进入联网模式时准同期并网,进入孤岛模式时降低脱网过程对微网的冲击,实现平滑过渡。仿真分析表明,本文所提出的控制策略可实现快速同步调节,切换过程公共连接点处(PCC)冲击电流较小,可以很好地稳定微网电压和频率,并有效抑制微网电源间环流。     

微网系统稳定运行及模式平滑切换研究

提出了一种基于对等结构的控制策略,实现微网系统在并网和孤岛两种模式下的稳定运行和平滑切换。稳定运行时的多环控制策略包含电压-相角下垂控制、虚拟阻抗控制和电压电流双环控制,可按逆变器额定容量之比精确分配负荷功率,保持系统电压幅值、频率的稳定。并网时采用基于双二阶广义积分器及锁频环的电压同步策略,使微网的电压幅值、相角快速向主网同步,从而平滑并网。解列时设计了功率同步策略,通过降低微网与主网间的交互功率,抑制切换时的功率冲击。仿真结果表明,所提控制策略能够保证微网系统的稳定运行,同时在过渡模式下,减小网络冲击,稳定系统频率,实现模式平滑切换。     

微网运行模式平滑切换的控制策略研究

针对微网孤岛与并网运行模式的特点,提出了一种实现微网运行模式平滑切换的控制策略,即在基本下垂控制器中增加下垂额定点调节环,通过该环路的投切实现并网与孤岛控制模式的平滑转换,微电源并网为PQ控制,孤岛为下垂控制。设计了逆变器预同步控制单元,有效地抑制微电源并联过程的冲击电流,使并网过程平稳安全。在此基础上,提出一种微网运行模式相互切换的控制流程,并对微网运行模式切换以及孤岛和并网状态下的若干运行工况进行了仿真实验,验证了控制方法与切换流程的有效性。     

微网运行模式平滑切换的控制策略研究

针对微网孤岛与并网运行模式的特点,提出了一种实现微网运行模式平滑切换的控制策略,即在基本下垂控制器中增加下垂额定点调节环,通过该环路的投切实现并网与孤岛控制模式的平滑转换,微电源并网为PQ控制,孤岛为下垂控制.设计了逆变器预同步控制单元,有效地抑制微电源并联过程的冲击电流,使并网过程平稳安全.在此基础上,提出一种微网运行模式相互切换的控制流程,并对微网运行模式切换以及孤岛和并网状态下的若干运行工况进行了仿真实验,验证了控制方法与切换流程的有效性.     

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。     

微网稳定运行与模式平滑切换综合控制策略

提出一种基于下垂控制的微电网稳定运行与模式平滑切换综合控制策略。经理论分析和仿真得到结论:(1)所设计LCL-VSC型微源闭环解耦控制系统,由于包含全部LCL滤波参数,高频谐波抑制能力较强;(2)所提基于自适应功率补偿的无功-电压和有功-频率稳定控制策略,能够有效抑制微网孤岛模式下负载对系统电压、频率的扰动;(3)所提微网运行模式平滑切换控制策略,可实现模式切换时电压、频率和功率的平滑过渡。所提并网相位同步控制方法,由于融入了大电网电压锁相控制功能,取消了电网电压锁相环,并且,采取的相位调节方法消除了传统频率调节法对频率下垂控制的影响;所提离网功率同步控制方法,实现了离网瞬间微网输出功率与负载功率的同步,在稳定微网电压和频率的同时,确保电力开关的零负荷分断。     

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。     

基于改进下垂控制的双模式直驱风力发电并脱网控制研究

基于储能的双模式直驱风力发电系统实现独立运行和并网运行的关键是网侧电力电子接口逆变器。若逆变器在并网运行和独立运行时均采用电压型控制,可使得负载电压在模式切换期间处于可控状态,有利于实现运行模式的平滑切换。针对双模式逆变器,提出一种基于改进下垂控制的并脱网运行统一控制策略,独立运行时可保证逆变器的工作频率固定为额定频率,同时减少了线路阻抗对逆变器无功控制性能的影响,并网运行时可保证逆变器输出有功和无功功率均处于可控状态,且不受电网频率波动的影响。其次,提出一种基于改进下垂控制的主动同步控制方法,解决了采用传统下垂控制时频率和相位难以实现同时同步的问题,为实现直驱风力发电双模式运行和平滑切换奠定了基础。最后,通过仿真和实验验证所提方法的正确性和可行性。     

微网光伏双模式逆变器双环控制策略研究

针对微网系统并网/离网运行过程中对模式平滑切换,抗外界干扰能力和系统动态响应具有较高要求的情况下,提出了双模式逆变器在电网基波频率同步旋转坐标系下的双环控制策略,建立了微网光伏逆变器并网/离网模式数学模型。系统并网时采用基于PI调节器的电压矢量跟踪电流控制策略,离网运行时采用基于SVPWM的电容电压外环电感电流内环控制策略。同时,为减小双模式切换过程产生的网络冲击,设计了并网/离网平滑切换方法。仿真结果表明,所提控制策略能够保证系统的稳定运行,同时在切换模式下,减小了电压电流冲击,实现模式平滑切换。     

基于改进下垂控制的微网运行控制策略

针对传统下垂控制器在微网并网模式运行时受电网频率或电压幅值波动的影响,难以实现恒功率输出的问题,提出了一种动态调节下垂系数实现恒功率输出的控制策略.同时为平抑微网孤岛模式运行时因连网线路阻抗不同而产生的环流设计了无功环流抑制单元.此外,为了保证微网在运行模式切换时平滑过渡而设计了预同步控制器.所提出的控制策略通过Matlab/Simulink仿真平台验证了其正确性和可行性.     

基于可变虚拟阻抗的接口逆变器改进下垂控制

分布式发电单元通过接口逆变器与微电网母线相连,故其接口逆变器的控制对微电网的运行性能有着重要的影响,本文针对微电网在孤岛运行下接口逆变器的控制进行研究。为了使低压微电网与大电网具有相似特性,在逆变器中引入虚拟功率解耦控制,使低压微电网具有大电网的P/f-Q/V下垂控制特性。在此基础上本文详细分析传输阻抗不等对DG输出功率的影响,提出了可变虚拟阻抗的下垂控制,改善了两台DG输出功率的均分。利用MATLAB对上述控制方法进行了仿真验证,并在以数字信号处理器TMS320F2812作为控制板的实验平台上完成了实验验证,结果验证了上述控制的可行性。     

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。     

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。     

微网系统不平衡电压补偿控制策略

微网系统中负荷不平衡会造成系统中电压的不平衡,影响微网系统的供电质量。针对这一问题,文中首先介绍了微网系统逆变器的控制方法,然后基于下垂控制,分析了微网系统电压不平衡的原因。为保证微网逆变器端口和公共耦合点电压能同时满足供电质量标准的要求,提出一种采用微网中储能逆变器对逆变器端口和微网公共耦合点不平衡电压进行同时补偿的控制策略,对所提补偿策略进行了详细的阐述,最后通过仿真和实验分析验证了所提方法的有效性。     

含母线电压补偿和负荷功率动态分配的直流微电网协调控制

针对孤岛直流微电网需要独自承担系统母线电压稳定和精确的功率分配,提出了含母线电压补偿和负荷功率动态分配的协调控制策略。在主控制层中采用下垂控制来实现分布式电源之间的功率共享;在下垂控制的基础上,提出了考虑电压调节控制和电流矫正控制的分布式二次控制,其对传统下垂控制带来的直流母线电压跌落进行补偿,使得母线电压恢复到额定值;通过对下垂系数的不断调整,达到了负荷功率分配的高精度。最后,利用MATLAB/Simulink对所设计的控制策略在不同运行模式下进行仿真验证,仿真结果表明所提的控制策略可以实现直流微电网的稳定运行和负荷功率的动态分配,且能够满足分布式电源即插即用等要求。     

基于改进线性二次调节器的微电网运行模式无缝切换控制策略

微电网的主要特点之一是能够在并网模式和孤岛模式下运行,进行微电网运行模式之间的切换可能导致电压和频率的显著波动,严重时会威胁到整个系统的稳定性。无缝切换控制策略是保证微电网稳定可靠运行的关键,为解决传统无缝切换控制策略易受干扰影响和动态稳定性差的问题,提出了一种基于改进线性二次调节器的微电网运行模式无缝切换控制策略,该策略包括并网-孤岛平滑调节器和孤岛-并网平滑调节器。并网-孤岛平滑调节器通过对传统电压控制环的改进,可以为系统提供更多的阻尼并补偿逆变器输出处的瞬态电压降,从而改善系统动态性能。同时,通过对传统下垂控制策略的改进,可以根据系统有功功率的变化来调整其下垂系数,在受干扰的情况下能够将频率偏差降低到期望的水平。孤岛-并网平滑调节器考虑内部控制回路和PLL动态的情况下,根据并网控制策略下的状态空间模型对传统电流控制回路进行了改进,可以保证PCC两侧电压的同步性和微电网频率的稳定性。最后,对所提出的控制策略进行了小信号分析,同时研究了孤岛检测算法对控制策略的潜在影响,突出了所提策略的鲁棒性,并验证了所提控制策略能够平滑稳定地实现微电网运行模式间的切换。     

基于功率下垂特性的直流微电网分布式控制

针对直流微电网传统的下垂控制微源间功率分配不均导致系统环流以及直流母线电压偏移造成系统不稳定等问题,提出了一种基于功率下垂特性的直流微电网分布式控制。该方法通过引入微源输出电压、输出功率标幺值来效验微源的输出功率,确定各微源的运行条件,从而实现负载功率按照分配功率与额定功率成比例的方法精确分配,减少了系统环流;通过增加电压偏移量,有效补偿了下垂控制器及等效线路阻抗引起的电压降,使直流母线电压不受负载变化的影响而保持恒定。为了实现该方法,所有确定微源参考电压所需的信息都是通过低速通信网络进行传递。最后,在Matlab/Simulink中搭建两台变换器并联运行的实验模型,分别在低速通信网络故障和负载动态变化的工况下进行仿真试验,结果证明了该方法的可行性与有效性。     

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。     

基于电流一致性的直流微网自适应下垂控制

在直流微电网中,传统下垂控制存在功率均分和母线电压控制不能同时兼顾的矛盾。针对这一问题,研究了带阻性负载直流微网系统,提出基于电流一致性的直流微网自适应下垂控制策略。该策略包括一次、二次和电流一致性控制。引入输出电容电压反馈构成一次控制,参考电压补偿和下垂系数修正构成二次控制。各分布式电源间仅相邻变换器交换电流信息,通过电流一致性迭代控制和一次、二次控制结合,在保障输出功率均分的同时,消除了直流母线电压偏差。为验证该策略的控制有效性,对系统进行小信号建模理论分析,分析控制参数变化对系统稳定性的影响,最后进行了仿真验证。理论分析与仿真结果表明,该控制策略在微网结构改变时,也能保证系统稳定,自适应完成直流微网功率均分和母线电压控制目标。