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。     

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。     

微网综合控制与分析

考虑到微网内分布式电源和负荷所具有的分散性,根据分布式电源的类型以及与储能装置的不同组合方式,采用不同的控制策略分别进行了相应控制器的设计。基于下垂特性的电压/频率(V/f)控制实现了负荷功率变化时不同分布式电源间变化功率的共享,且在微网孤岛运行时能为微网系统提供频率支撑;PQ控制可根据实际运行情况实现分布式电源有功和无功功率的指定控制。通过对微网孤岛运行模式和联网运行模式之间切换、孤岛模式下切/增负荷以及微网内某一电源功率变化3种情况下的运行特性进行分析,获得了微网中相应分布式电源的功率、电压、电流及系统频率的变化规律,证明了PQ-V/f综合控制策略的正确性和有效性。     

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。     

基于逆变型微电源的低压微电网运行仿真分析

针对以逆变器为接口的微电源和蓄电池储能单元,文章简述了P/Q控制策略,重点分析了蓄电池储能单元的逆变器下垂控制策略,提出了适用于低压系统中的改进的P/V下垂控制策略。该策略加入了功率微分项,减少了功率计算环节所引起的滞后;加入电压和频率偏差的前馈调节,实现电压和频率的再次调节,减小了有差调节所带来的偏差。同时,建立了低压微电网模型。重点仿真了微电网运行模式切换以及孤岛下投切负荷等情况,验证了蓄电池改进下垂控制策略的正确性以及微电网模型运行的稳定性。     

微网混合式孤岛检测及运行模式切换研究

孤岛运行是微网稳定控制的核心内容,而非计划孤岛检测是微网在故障解列时转入稳定孤岛运行的前提条件。提出一种基于电压-相角下垂控制的混合式孤岛检测方法。结合被动式的过/欠频、过/欠压检测法和基于正反馈的主动式孤岛检测法,实时感知非计划孤岛。通过负荷调度,快速实现网内功率平衡,保证网内负荷的供电连续性。在Matlab/Simulink中搭建微网系统模型,通过多复杂工况对所提方法进行仿真验证。     

基于分布式两级控制的孤岛微网网络化控制策略

针对传统微网下垂控制的网络化控制策略中数据传输随机丢包对系统控制精度和稳定性影响的问题,提出一种基于分布式两级控制的孤岛微网网络化控制方法。采用初级控制实现负荷分配,同时增加分布式次级控制部分弥补电压和频率偏差提高孤岛微网负荷分配精度并维持微网稳定,通过改进的分布式卡尔曼(Kalman)滤波估计微网电压与频率输出状态,可有效避免数据传输随机丢包对系统稳定性的影响。所提的控制策略可实现二次型性能指标的全局最优控制,且对较小程度的数据丢包率具有鲁棒性。仿真实验验证表明,所給出的控制方法是有效可行的。     

微型燃气轮机微网控制策略

为实现微型燃气轮机"以热定电"的特点,在联网运行时对每台燃气轮机采用PV控制。为实现微型燃气轮机的即插即用,孤岛运行时采用基于P/f和Q/V下垂特性的对等控制,在负荷变化时仅利用各台微型燃气轮机本地信息进行协调控制分配负荷,并满足负荷对电压和频率的要求。为了保证直流侧储能设备的运行安全,在有功下垂控制中,增加了功率输出限制环节。通过对微网孤岛运行模式和联网运行模式之间切换、孤岛模式下增减负荷达到燃气轮机出力极限的仿真和分析,证明了燃气轮机微网在联网与孤岛运行方式下控制方法的可行性和限制功率输出环节的有效性。     

微电网中并列运行逆变器控制策略研究

考虑到微网内分布式电源的多样化和分散性,提出一种PQ控制与基于下垂特性的电压电流控制相结合的控制策略。PQ控制可以实现间歇性微源的最大能源利用率,基于下垂特性的电压电流控制在微网运行模式或结构发生变化时,可以很好地实现负荷功率共享,以维持微网频率和电压的稳定。此控制策略既可以在并网模式下运行,也可以在孤岛模式下运行。 并在PSCAD/EMTDC仿真平台上搭建了微电网仿真模型,验证了此控制策略的正确性和有效性。     

微网孤岛模式下负荷分配的改进控制策略

以含多个分布式电源的微网为研究对象,提出一种微网孤岛运行模式下的负荷分配改进控制策略.针对传统VIf下垂特性控制方法的不足,基于V/δ下垂特性控制的思想,增加了P-δ F垂控制修正项和Q-V下垂控制修正项,有效跟踪功率变化的动态特性,优化了微网内部的负荷分配.同时,设计了辅助控制器,对每个逆变器参考电压的d轴分量进行修正,并采用高的P-δ下垂控制因子,可有效防止系统在微网内负荷或电源显著变化时发生震荡,并能确保合理的负荷分配.对孤岛模式下不同的系统状态进行仿真和对比分析,验证所提出的控制策略的有效性.