含多微源的微网并网控制运行特性研究

文章以永磁同步风力发电机、光伏发电系统、蓄电池储能系统建立了混合微网结构模型。为了充分发挥各微源的优势并保证微网的供电质量,对各微源控制器采用不同控制策略进行。对风力发电系统采用改进PQ控制、光伏发电DC/DC变换器进行最大功率跟踪法控制以及蓄电池采用定直流电压控制来维持直流母线电压。文章基于PSCAD/EMTDC软件对系统不同运行工况进行仿真,结果表明控制策略具有正确性及可行性。     

风光储微网系统孤岛运行控制策略研究

文章建立了基于光伏发电系统、永磁同步风力发电系统以及混合储能系统的微网系统,主要对低压微网孤岛运行控制策略进行研究。针对传统单一主电源控制存在的缺陷,设计了由超级电容和蓄电池组成的混合储能系统作为主电源,采用改进V/F控制策略,为微网系统提供电压和频率支撑,同时在微网系统频率波动时实现功率的快速跟踪;风力发电系统和光伏发电系统作为从电源,采用按最大功率跟踪输出的PQ控制策略。基于PSCAD/EMTDC仿真平台建立了微网系统仿真模型并对不同运行工况进行仿真实验,仿真结果表明了该控制策略的有效性,同时微网孤岛运行的可靠性和稳定性得到了提高。     

分布式光伏发电系统改进虚拟同步发电机控制

提出一种计及分布式光伏发电系统源端输出功率波动特征的改进虚拟同步发电机(IVSG)控制策略。对单台虚拟同步发电机功率平衡方程特征值进行分析,明确了光伏电源的基本运行特性,确定了光伏电源稳定运行区域。在传统虚拟同步发电机(VSG)的基础之上进一步采用了直流电压稳定控制技术,提出改进的虚拟同步发电机控制策略。当光伏电源输出功率低于负载需求时起到抑制直流母线电压跌落、维持直流电压稳定的作用,实现按照负荷或并网功率需求进行功率匹配的目的。仿真与实验结果验证了所提控制策略的可行性与有效性。     

直流微网中PV发电系统的改进型恒压控制策略

直流微网中光伏(PV)系统的控制策略会影响整个微网稳定性能。当微网中出现功率冗余时,需要减少PV系统的发电功率,PV系统需从最大功率点跟踪(MPPT)工作模式切换到限功率(非MPPT)工作模式。目前常用的限功率工作模式为恒压控制,但恒压控制稳定性差,对光伏P-U特性曲线上一些区段工作点不能稳定控制。由此该文提出改进型恒压控制,能对光伏P-U特性曲线上的所有工作点稳定控制。在Matlab/Simulink软件上仿真PV系统独立运行时和PV系统在微网中运行时的稳定性,仿真结果验证本文所提的改进型恒压控制可解决恒压控制存在的问题。     

风光互补发电系统功率输出的自适应控制

针对风光互补发电系统在运行过程中出现的供电功率空缺以及直流母线电压不稳定问题,依据光伏为主力发电源,风为辅助发电源的发电方式,提出了以风力发电的输出功率补偿光伏发电的输出功率的自适应控制方案。鉴于发电系统中固有的非线性特征和运行中的参数变化,对风力发电系统采用自适应控制实现对互补发电系统中所需功率的差额实时补偿,保证直流母线电压的平稳。为实现蓄电池充电稳定性,结合蓄电池非线性充电模型设计了充电电流跟踪控制器,确保对期望充电电流的跟踪。理论分析和仿真结果均表明,在互补发电系统运行中采取的控制策略的可行性。     

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PSCAD的光储联合微网控制仿真研究

摘要： 光储联合微网的控制技术研究对提高微网可靠运行具有十分重要的意义。针对光储联合微网的能量控制问题,利用PSCAD平台建立了基于主从控制的光储联合微网发电系统模型。对光伏微电源,联网/孤岛模式下均采用了PQ控制方法;对储能微电源,联网模式采用同样的控制方法,而孤岛模式则采用了V/F控制方法。结果表明,采用该控制方法,联网时能够保证光储微网的能量可控及双向流动;孤岛时储能微电源能够为光储微网提供稳定的参考电压和频率,并调节与平抑光伏及负荷的功率波动。实现了光储联合微网在联网/孤岛模式运行下的能量可控性及良好的动态调节性。     

基于BP神经网络光柴孤网运行优化控制研究

摘要： 光柴互补发电独立微电网系统,主要包括：光伏电池组发电、柴油机发电和负载等,光伏发电模型采用MPPT控制。在确保光伏最大功率输出的基础上,对原动机及其速度/功率反馈系统、同步发电机及其励磁控制系统进行分析,建立相应的数学模型。设计基于BP神经网络算法PID控制器,控制原动机的转速调整其输出功率,维持微网系统频率的恒定。仿真结果表明：该控制策略实现光伏最大功率输出,提高太阳能利用率。同时,保证微网系统的频率恒定。     

含高渗透率光伏发电的直流配电网协调控制研究

文章针对含高渗透率光伏发电的直流配电网的协调控制策略开展研究。首先,对直流配电网的架构及其三层协调控制体系进行了介绍;然后,针对基于传统模式切换的光伏发电对直流配电网直流母线电压支撑能力的不足,通过研究MPPT和直流电压控制内在的一致性,设计了光伏发电MPPT-直流电压控制统一运行控制策略及直流配电网的无模式切换协调控制策略;最后,在Matlab/Simulink中建立了含高渗透率光伏发电、储能和负荷的直流配电网数学模型,验证了上述控制策略的有效性。     

基于直流功率控制的三相并网逆变器外环电压控制方法研究

将传统的三相光伏并网逆变器外环直流电压控制策略中PI调节器的输出变量归纳为两种,即交流相电流参考值和有功功率参考值,对应为内环交流电流控制与功率控制。并基于直流电容能量守恒,提出一种新型外环控制方法——直流功率控制。该方法将直流电压给定值平方与实际采样值平方之差作为PI调节器的输入变量,PI调节器的输出变量即为给定功率。通过理论分析描述传统方法和该文方法的差异,并通过实验研究验证该方法在电网电压波动条件下的优势。     

一种基于VSG技术的混合微电网控制策略

针对混合微电网易受负荷和电源波动影响的问题,提出一种基于虚拟同步发电机技术的混合微电网控制策略,增强混合微电网的惯性能够平抑频率和电压突变,同时,联络换流器(interfacing converter,IC)根据2个子网的需要进行功率交换。建立IC控制的小信号模型,推导负荷及电源变化与传输功率之间的传递函数。分析系统的动态性能,确定控制参数的选取方法。最后,仿真与实验验证所提算法能够改善混合微电网的动态性能,增强电网的稳定性。     

新能源分布式发电系统的控制策略

针对新能源分布式发电系统提出了一种新的能量控制策略。基于飞轮储能系统里矢量控制的感应电机,建立了系统的数学模型。在系统里,采用模糊控制算法实现直流总线电压的自动调整,达到稳定系统的直流总线电压的目的。实验结果证明,在风力发电和飞轮储能联合系统的能量控制过程中使用模糊控制算法,实现了能量的快速存储和释放,起到了稳定系统电压的作用,取得了满意的控制效果。     

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。     

基于无源性的直流微电网并联变换器控制策略

针对可再生能源聚合而形成带混合负载的直流微电网稳定性与协调性问题,提出一种将无源控制与改进非线性干扰观测器前馈补偿相结合的新型控制算法,在消除恒功率负载对直流微电网的影响的同时提高了系统鲁棒性,再利用线路阻抗补偿来改善分流精度与实现电压无偏差。该文利用Matlab/Simulink搭建并联DC-DC变换器仿真模型进行验证,通过对比传统无源控制与比例积分调节的无源控制表明,提出的控制策略抑制了恒功率负载与线路阻抗对直流微电网的影响。最后,在Opal-RT半实物实验平台验证了该策略的有效性。     

一种四端口能量路由器的协同控制策略研究

针对研究的四端口能量路由器,首先分析能量路由器拓扑结构,根据能量路由器的功能需求提出各端口的控制方法。电网单元端口为T型三电平拓扑结构,采用电流闭环矢量控制实现直流母线的稳压控制;交流源单元端口为VSR拓扑结构,采用PQ控制实现交流源单元功率的灵活调节;光伏单元端口为Boost电路,采用最大功率点追踪（MPPT）和直流母线恒压控制（CVC）相结合的控制策略;储能单元端口为级联Buck-Boost电路,采用恒流控制。由此,提出一种四端口的协同控制策略,根据能量路由器接入的分布式能源与储能单元荷电状态（SOC）划分能量路由器的工作模态,再通过直流母线电压的波动、储能单元SOC等状态数据实现模态的切换。最后,通过MATLAB软件搭建仿真平台,验证能量路由器模态切换的可行性。     

基于滑模变功率跟踪的PV-VSG控制技术

针对含储能装置的传统光伏虚拟同步发电机（PV-VSG）不仅投资成本高且未考虑光伏阵列输出特性的问题,提出一种基于滑模变功率点跟踪（SM-VPT）的PV-VSG控制策略。该方法在滑模控制的基础上引入直流母线电压偏差控制,调整光伏阵列的功率跟踪轨迹,实现光伏出力自适应匹配负载需求,即当光伏容量充足时,只提供与负载相匹配的功率;光伏功率不足时,可实现传统的MPPT控制以减少电力短缺,同时防止直流电压骤降,保证系统稳定运行。该方法使PV-VSG能够按需向负载供电,无需增加额外的储能设备,可实现光伏发电系统直接以VSG形式接入并网,仿真结果验证了所提控制方法的有效性。     

基于逆变器直流电压模式波能装置并网接入方法

针对采用蓄电池提供直流母线电压难于满足波能装置装机容量不断增长需求的问题,提出基于逆变器直流电压模式的多液压发电机组并网接入方法。逆变器为液压发电机组直接提供直流母线电压,组建成波能装置无蓄电池组支撑的直流纳电网。建立了逆变器直流电压模式电路拓扑和直流电压外环控制回路。通过多液压发电机组波能装置基于逆变器直流电压模式仿真试验,验证了无蓄电池组波能装置并网接入方法的可行性。该研究成果已应用到500 kW“长山号”波能装置中,为大功率波能装置并网系统研究奠定了基础。     

考虑风电接入的电压控制区域修正方法研究

传统的电压控制区域（VCA）划分会随风电出力的波动而发生变化,为了获得能够适应各种风电出力的稳定分区,提出一种考虑风电接入下电压控制区域的修正方法。首先,为了研究风电出力的波动性对分区的影响,将风电出力概率分布离散化为多个场景,研究每个出力场景下的潮流、分区。其次,利用雅可比子矩阵建立含有功因素的灵敏度矩阵与电气距离矩阵,采用凝聚的层次聚类法对风电出力不同断面条件下的PQ节点分区。通过Q-V曲线的极小值将与PQ节点无功限值一致的发电机组也归为一组,再利用灵敏度法将剩余的PV节点逐次划分获得全网分区。最后,通过识别VCA边界,利用断线分析法将电压波动不一致的边界节点重新划分,从而提升区域之间的电压解耦程度,实现区域的拓扑优化。将IEEE39节点系统处理为多个风电出力场景,并对每个场景的出力断面进行仿真分析。结果表明,所提方法能合理体现由于风电出力波动导致的分区变化,并可修正不同出力场景下的分区变化,可为系统各区域的电压稳定控制提供条件。     

基于序列运算的风光储混合微电网可信容量评估

以含风光储的交直流混合微电网为研究对象,通过聚类分析方法对气象条件进行分类,搭建风光储出力概率模型并进行序列化。提出一种序列运算方法计算交直流混合微电网用电不足期望值,从而迭代求得可信容量,针对风光装机容量配比以及直流负荷敏感度对可信容量的影响进行了分析,并将计算结果与蒙特卡洛法进行了对比,验证该文所提方法的正确性与有效性。