基于交流信号注入的混合微电网功率均衡策略

实现微电网间功率精准与高效的分配是混合微电网的重要控制目标,但由于线路阻抗、负载及低速通信的存在,传统下垂控制难以同时解决混合微电网间的功率均衡及接口变换器间的循环功率问题。提出一种基于低频低幅值交流信号注入的混合微电网功率均衡控制策略,在公共直流母线中注入交流信号,建立直流微电网的频率—有功功率下垂关系,利用全局变量频率改进传统混合下垂控制策略,在解决并联接口变换器间循环功率的同时,实现了混合微电网间功率的精准分配。通过仿真,验证了所提方法的可行性与有效性。     

基于分层控制的孤岛微电网储能优化控制策略

针对直流微网在储能控制策略中所采用的传统下垂控制方法,存在功率输出不均、母线电压跌落等问题,提出了微电网在孤岛模式下储能装置稳定直流母线和负荷恒功率运行的分层控制策略,将微电网优化控制过程分为两层:一级控制层下的储能作为微电网主要能量分配的装置,提出了基于双闭环的下垂控制策略,将储能电池变换器通过P-f、Q-u进行双层下垂控制,实现负荷的恒功率运行;二级控制层下的储能作为稳定直流母线电压以及补偿一级储能的装置,提出了同步参考坐标系控制(synchronous reference frame control,SRFC)策略,并在控制中加入自调谐滤波器(self tuning filter,STF),实现对交流信号中谐波的滤除.最后利用Matlab/Simulink进行了仿真验证,仿真结果表明分层优化策略使负荷恒功率运行的同时稳定了直流母线电压.     

基于理想电流的直流微电网自调节下垂控制

针对直流微电网传统的下垂控制微源间功率分配不均和直流母线电压偏移等问题,提出了一种基于理想电流的自调节下垂控制,通过低速通信网络建立微源间的信息传递,联合调整下垂曲线系数法与平移下垂曲线法使系统具有更高的自由度和更好的调节性能,下垂系数随公共负载、线路阻抗和本地负载的变化迅速响应而自动调节,提高微源功率分配精度的同时改善了直流母线电压质量。最后在Matlab/Simulink中搭建两台变换器并联运行的试验模型,对基于理想电流的自调节下垂控制分别在低速通信网络通信通道故障和本地负载不平衡的工况下进行试验验证,其结果证明了该控制方法的可行性与有效性。     

光伏直流微电网超级电容储能控制策略研究

光伏直流微电网有离网和并网两种工作模式。离网模式下,由于负荷及分布式电源功率变化,导致母线电压波动;并网模式下,微电网输入功率变动以及非线性负载产生的低次谐波会使并网电流脉动,影响电能质量。文章提出了基于超级电容的储能控制方案,利用超级电容的快速充放电特性,离网运行时在传统双闭环控制方案中加入电压的功率微分控制,稳定直流母线电压的波动;并网模式时提出一种并网电流脉动补偿控制方案,降低并网电流的脉动,提高电能质量。最后,仿真建模验证了所提控制方案能有效解决直流母线电压波动及并网电流脉动的问题。     

基于改进下垂控制的孤岛交流微电网无功分配研究

在孤岛运行交流微电网中,受分布式电源(DG)间等效线路阻抗差异的影响,传统下垂控制难以按照下垂增益合理分配无功功率。为此,提出一种基于自适应虚拟阻抗的改进下垂控制方法。即利用DG输出无功信息构造自适应虚拟阻抗,消除等效线路阻抗差异,从而提高无功功率分配精度,并添加电压补偿环节,补偿虚拟阻抗上产生的电压降落。此外,针对频率偏移问题,构造基于DG自身频率与频率参考值差值的积分项作为自频恢复环节以及基于DG输出有功与有功均值差值的积分项作为频率补偿环节。其中,功率均值利用基于局部信息的一致性算法获取,无需全局通信系统控制DG间的信息。最后通过Matlab仿真和RTDS实验设计,验证了所提策略的有效性。     

分布式光储直流微电网滑模自抗扰鲁棒运行控制北大核心CSCD

为提高光储直流微电网可再生能源利用率与供电运行鲁棒性,文章首先分析了直流微电网光储荷功率平衡原则,导出了直流微电网内各分布式发电电源的数学模型。然后,通过引入光伏电压增量与时变平滑因子,设计了指数变步长扰动观察法MPPT光伏控制器。其次,考虑光伏发电与负载功率波动对母线电压稳定的影响,应用滑模自抗扰控制原理,设计了BESS直流母线电压稳定控制器,实现网内光储功率的合理分配和母线电压的动态稳定控制,并基于李雅普诺夫稳定性原则,验证了控制系统的稳定性。最后,利用Matlab/Simulink对案例仿真试验,与传统PID控制对比,验证了所提控制方法的正确有效性。     

基于微电网储能控制系统的电能质量综合治理研究北大核心CSCD

针对微电网内分布式电源具有间歇性和波动性特征且其内部的不平衡、非线性负载易引起谐波污染等电能质量问题,文章提出了利用微电网电池储能系统平抑功率波动,同时实现无功谐波及不平衡电流的全频段范围补偿的多目标控制策略。采用计及有功电流计算功能的i_(p)-i_(q)电流检测与合成算法进行补偿功能指令电流的计算,在此基础上,设计了重复+PI复合控制器对检测出的指令电流进行跟踪控制,基于储能充放电原理,采用两段式双闭环充放电控制方法,引入功率前馈并结合中间直流侧电压,实现两级变换器之间的协同控制。最后,对储能电池充放电状态下以及电流内环控制器的动态响应能力进行仿真分析,验证所提全补偿控制策略的有效性。     

基于多个松弛终端的直流母线电压分层控制策略研究

独立运行的多微源直流微电网,因其抗扰动能力弱,需要制定合理的能量管理控制策略来平衡微源间的功率流动,实现直流微电网的稳定运行。采用基于多个松弛终端的直流母线电压分层控制策略实现直流微电网的协调控制,当直流微电网中光伏发电功率或者负载发生变化时,通过松弛终端来维持直流母线电压稳定。根据电压分层控制策略,文章所研究的微网组网中松弛终端是超级电容、蓄电池和燃料电池,分别采用双闭环电流电压控制、基于电压的下垂控制和恒压控制实现孤岛模式下分布式发电系统和混合储能系统间的功率平衡。其中光伏发电根据需要可以作为松弛终端,也可以作为功率终端。通过仿真分析研究,验证了该控制策略的良好效果。     

基于变换器级联的直流微电网混合储能系统及控制

提出一种基于双有源全桥DC/DC变换器和Buck/Boost双向变换器级联结构的直流微电网混合储能系统及其控制策略。前级为双有源全桥DC/DC变换器,连接超级电容和直流母线,利用超级电容快速补偿直流微电网的高频功率波动;后级为Buck/Boost双向变换器,连接锂电池和超级电容,通过锂电池对超级电容进行能量补充,间接补偿直流微电网的低频功率波动。该混合储能系统结构不但能满足分频补偿直流微电网功率波动的要求,而且利用双有源全桥DC/DC变换器,实现与直流母线的电气隔离,同时有效降低储能设备额定电压;并且对Buck/Boost双向变换器下垂特性进行分区能有效减少锂电池动作次数延长其使用寿命。通过仿真验证,所提出的控制策略可依据直流母线电压信息,快速调节混合储能系统的输出功率,维持直流母线电压稳定,实现直流微电网的可靠运行。     

基于自适应虚拟阻抗的分布式电源并联控制策略

当传统下垂控制策略应用于低电压微电网分布式电源并联系统时,其等效输出阻抗易受线路阻抗的影响而呈阻性,致使无功功率不能完成精准分配,破坏微电网系统的稳定性。因此,分析了低电压微电网系统的等效输出阻抗,并提出将自适应虚拟阻抗添加到电压电流双闭环控制方法,结合下垂特性可实现无功和有功功率的解耦,还能对产生的环流进行有效抑制;又利用CAN通讯技术通过引入电压补偿信号在线监测无功功率分配,以提高各分布式电源无功功率的分配精准度。最后通过在仿真平台建立两台逆变器并联运行模型,验证了该方法的可行性和稳定性。     

基于动态一致性算法的微电网无功功率分布式二级控制策略

微电网在孤岛模式运行时,由于线路存在阻抗效应,传统下垂控制无法精准分配输出的无功功率,而且通讯网络复杂,容易造成系统崩溃。文章提出了一种基于动态一致性算法的无功功率分布式二级控制策略,通过设计二级控制规律,将下垂控制和分布式二级控制相结合,在本地下垂控制器中,引入比例-积分控制器,对下垂特性曲线的参考电压进行自适应调节,实现了无功功率与线路阻抗和下垂系数的解耦;通过动态一致性算法实现分布式控制,构建稀疏的通信网络,由本地控制器进行自身决策。仿真分析及结果验证,当负荷突变和通信故障时,与离散平均一致性的分布式控制策略相比,文章所提策略有较好的动态性能。     

微电网孤岛模式下无功分配及电压优化分层控制策略

针对在微电网孤岛模式下并联运行的分布式电源采用传统下垂控制策略时存在无功功率受并网线路阻抗影响较大、电压偏离额定值等问题,提出了微电网孤岛模式下无功分配及电压优化分层控制策略,将微电网优化控制过程分为两层:初级控制层针对分布式电源无功功率受并网线路阻抗影响较大问题,提出变系数法下垂控制策略,根据下垂特性和线路特性约束方程调整下垂系数,实现无功功率精确分配;二级控制层应用多智能体一致性算法维持微电网电压稳定。仿真模型使用PSCAD/EMTDC搭建,结果表明,分层优化策略使无功功率合理分配的同时提高了微电网电压水平。     

基于改进型恒压控制与直流电压控制的交流微网协调控制方法研究

PQ控制、下垂控制与交流微网中光伏发电、风力发电等微电源之间存在协调性差问题,该文通过采用交流微网的直流电压控制策略,可使直流电压控制与光伏发电、风力发电之间的配合与协调更好,但当采用直流电压控制时,光伏发电、风力发电微电源的恒压控制策略就无法实现,为此改进恒压控制策略,提出基于改进型恒压控制与直流电压控制的交流微网的协调控制策略。Matlab/Simulink仿真结果验证了该文所提控制策略的有效性和可行性。     

基于等微增率法的混合微电网无功协调控制

在馈线潮流控制(FFC)和单元输出功率控制(UPC)两种控制模式下的混合微电网中,FFC模式下分布式电源(DG)的无功裕量不能满足增加的无功负载时,会引起微电网和大电网之间馈线无功潮流的变化,且馈线无功潮流值越大,脱网时公共连接点(PCC)电压偏差越大。为此,提出了一种考虑微电网内部节点电压稳定性的多台DG无功协调控制策略。该策略以FFC模式下DG为主要补偿设备,当不能满足负载需求时,采用等微增率法求解优化模型,从而确定UPC模式下DG无功输出参考值。算例结果表明,该控制策略能在维持微电网与大电网之间馈线无功潮流恒为最小值的同时,使得微电网内部节点电压更稳定。     

直流微电网微电源接口分析与控制策略设计

多数分布式电源发出的电能需要通过整流逆变后接入交流微电网,增加了电力电子器件的使用,降低了能量转换效率。介绍了更适合直流微电源和高频交流微电源接入的直流微电网拓扑结构,分析了交流微电源、直流微电源、储能装置与直流微电网间的电力电子接口,设计了以上接口的控制器,提出了整个直流微电网的控制策略。在Matlab／Simulink中建立上述直流微电网仿真模型,仿真结果表明,所建立的电力电子接口的正确性和所提出的控制策略的有效性。     

Study on the operation control strategies of microgrid islanding of photovoltaic and energy storage

主要讨论了光储微网在孤岛运行模式下的控制策略,分别对光伏逆变器进行PQ控制,对储能变流器进行恒压恒频控制实现微网在孤岛模式下对负载的稳定供电.在Simulink中搭建仿真平台对所提出理论进行仿真,对仿真结果进行分析,验证了所提控制策略的正确性和有效性.     

Load sharing and power quality enhanced operation of a distributed microgrid

Control methods for proper load sharing between parallel converters connected in a microgrid and supplied by distributed generators (DGs) are described. It is assumed that the microgrid spans a large area and it supplies loads in both in grid-connected and islanded modes. A control strategy is proposed to improve power quality and proper load sharing in both islanded and grid-connected modes. It is assumed that each of the DGs has a local load connected to it which can be unbalanced and/or non-linear. The DGs compensate the effects of unbalance and non-linearity of the local loads. Common loads are also connected to the microgrid, which are supplied by the utility grid under normal conditions. However, during islanding, each of the DGs supplies its local load and shares the common load through droop characteristics. Both impedance and motor loads are considered to verify the system response. The efficacy of the controller has been validated through simulation for various operating conditions using PSCAD. It has been found through simulation that the total harmonic distortion (THD) of the microgrid voltage is ~10% and the negative and zero sequence components are ~20% of the positive sequence component before compensation. After compensation, the THD remains <0.5%, whereas negative and zero sequence components of the voltages remain <0.02% of the positive sequence component.     

光储交直流混合微电网协调控制策略及试验设计

针对光伏发电输出功率的随机性和波动性,提出一种适用于光储交直流混合微电网协调控制策略,搭建了光储混合微电网实验平台,完成了硬件电路器件选型和主电路设计,并基于dSPACE1006设计了控制软件,进行了并网模式和孤岛模式下的变载试验。结果表明,所提出的光储微电网协调控制策略可以有效的平滑光伏系统的输出功率,维持交直流母线电压稳定,保证微电网在并网模式和孤网模式下稳定运行。     

面向用户的多分布式电源并联优化控制技术研究

采用传统下垂控制的多分布式电源并联系统中,由于线路阻抗和本地负荷不同以及控制单元逻辑复杂、控制参数设置差异等原因,使各分布式电源有功无功功率输出不能按容量均分,导致产生系统环流。对此,提出一种改进的分布式电源并联下垂控制策略,即在传统U-Q下垂控制中加入无功补偿,将有功下垂前置到直流侧DC/DC斩波器环节,最终最大限度减小分布式电源并联变流器有功、无功之间相互耦合影响,有效改善分布式电源多机并联时有功/无功功率分配精度,降低系统环流。最后,通过Matlab/Simulink仿真平台验证了该策略的有效性和可行性。