交直流混合微电网运行控制策略研究

为解决交直流混合微电网中功率波动、交直流系统之间功率平衡、直流侧源荷比相对较大光伏利用率不高的问题，研究了交直流混合微电网并网运行时，在蓄电池的平抑作用下，直流侧光伏发电以恒定的功率通过交流侧并入大电网，提高直流侧光伏利用率。孤岛运行时，蓄电池作为平衡节点，和双向AC/DC变换器一起维持整个系统的电压、频率稳定，并实现交、直流系统之间功率平衡的控制方案。最后利用PSCAD/EMTDC软件对系统功率波动、并网运行向非计划孤岛运行切换、孤岛运行向并网运行切换进行了仿真验证，运行结果表明该控制方案能有效平抑系统功率波动，维持交直流混合微电网稳定运行。  

直流微电网运行控制策略

以光伏发电、储能装置、网侧变换器、直流负荷构成的直流微电网为研究对象,考虑孤岛和并网2种运行方式,设计系统4种工作模式,研究该微电网的运行控制策略。提出锂电池自适应调节下垂系数的控制策略,优化不同条件下电池的输出功率,提高电池和系统运行效率;光伏变换器采用变步长电导增量法进行最大功率跟踪;网侧变换器采用基于前馈解耦的电压电流环控制。该系统整合光伏发电和储能控制技术,能够在2种运行方式和4种工作模式间平滑切换,可以维持直流母线电压恒定,实现能量最优利用和系统稳定工作。实验结果验证了上述控制策略的可行性。  

直流微网混合储能控制及系统分层协调控制策略

为了充分利用超级电容动态响应快、锂电池能量密度高的特点来提高微网储能系统的动态特性和运行寿命,利用这2种储能器件构成了光伏型直流微网的混合储能系统(HESS).基于对超级电容和锂电池储能下垂特性的分析和工作区间的划分,提出改进型混合储能控制策略;再根据直流微网系统的功率方程、母线电容储能变化与电压变化方程,导出直流母线电压变化与系统功率流向之间的关系,提出对光伏型直流微网的电压分层协调控制策略.实验结果表明,该策略根据电压变化将直流微网的运行划分为5个层区,通过检测直流母线电压的变化量来决定系统的运行层区及光伏、超级电容和锂电池功率变换器的工作方式,保证各层区都有相应变换器来调整直流母线电压、平衡系统功率,实现直流微网电压稳定的控制目标.因此,基于混合储能系统的电压分层协调控制策略能够有效调节直流母线电压,保证直流微网的功率平衡.  

光伏发电系统多模式接入直流微电网及控制方法

对接入直流微电网的光伏发电系统提出三种工作模式,即最大功率点跟踪控制模式、恒压模式和恒功率模式。在最大功率点跟踪控制模式时,采用一种变步长的扰动观察法实现最大功率点跟踪。在恒压模式时,采用PI控制实现恒压控制。在恒功率模式时,采用PI控制实现恒功率控制。当判断出不能实现恒压或恒功率控制时,切换到最大功率点跟踪控制模式,并通知能量管理器,能量管理器通过储能装置调度或负荷调度来镇定直流母线电压。从而使光伏发电系统对能量管理器来说是一个受限的可控源,有助于直流微电网的稳定运行。对所提出的多种工作模式及控制方法进行了仿真,结果表明,所提方法能使光伏发电系统运行于多种工作模式,并能实现相应的控制目标及模式切换,使光伏发电系统变为一个受限的可控源。  

独立光储直流微电网分层协调控制

针对独立运行的光储直流微电网，提出分层协调控制策略。第一层控制光伏和储能系统等单元独立运行，且各单元变流器可依次对母线电压进行自动调节。采用自适应下垂控制协调多组储能来稳定母线电压并根据最大功率和荷电状态自动协调不同储能电池之间的负荷功率分配。当独立直流微电网中所需储能系统充电功率超过其最大允许功率时，光伏系统由最大功率跟踪控制切换为下垂模式控制母线电压稳定，且不同光伏单元可根据各自最大功率自动分配负荷功率，同时采用电压前馈补偿控制动态调整下垂控制器的参考电压将母线电压提升至额定值。为了提高运行效率并增强直流母线电压的稳定性，第二层控制根据母线电压协调不同变流器的工作方式，确保不同工作模式下均有变流器根据电压下垂特性控制直流电压来维持系统内的有功功率平衡。最后在Matlab/Simulink搭建仿真模块，分别验证在三种不同工作模式下所设计分层控制策略的有效性。仿真结果表明，该分层控制可实现独立直流微电网的稳定运行。  

新能源直流微网的控制架构与层次划分

以新能源直流微网为研究对象,融合集中控制和分散控制特点,提出一种直流微网层次控制架构.根据直流微网的物理特性,将控制框架划分为变流器控制层、母线控制层和调度管理层.在变流器控制层,将各类变流器统一为终端控制型和母线控制型;在母线控制层,根据母线电压划分3种运行模式,以实现系统中各单元的自适应模式切换;在调度管理层,中央控制单元通过自上而下的决策仲裁机制,实现系统的整体优化.位于底层的变流器控制层通过分散自治控制保证系统的可靠性;处于顶部的调度管理层通过集中控制提升系统的灵活性;处于中间的母线电压控制层作为重要衔接,实现系统的能量流动和信息交互.最后,通过理论分析和实验测试,验证了所述控制策略的有效性.  

多源/多负荷直流微电网的能量管理和协调控制方法

低压直流微电网的能量管理与协调控制是保证其可靠运行需要解决的关键问题之一。基于直流母线电压信号的传统控制方法在不同工作模式将引起直流母线电压存在偏差，对恒功率负载造成不利影响，进而引起系统不稳定。针对这一问题，提出一种基于本地信息的能量管理和协调控制方法。详细分析并网运行、变流器限流运行以及孤岛运行模式下的能量管理、切换条件和协调控制方法。在系统孤岛运行模式下采用一种开环桨距角控制方法并结合恒压控制，消除直流电压波动，提高电能质量和系统稳定性。最后进行仿真研究，仿真结果验证了所提出方法的有效性。  

单级式隔离型三相双向AC/DC变换器及其SVPWM调制策略

为了同时实现升降压AC/DC变换和高功率因数控制，提出一种单级式隔离型三相双向AC/DC变换器及其改进型空间矢量脉宽调制(space vector pulse width modulation，SVPWM)策略。该拓扑具有功率因数高、升降压输出、高频电气隔离以及电能双向流动的优点，适合作为380 V直流微网与电网之间的接口变换器。它与传统的三相电压型脉宽调制整流器相比，不需要外加工频变压器或者DC/DC降压变换环节，具有功率密度更高、成本更低的优点。给出变换器的推导过程以及工作原理，提出基于该拓扑的 SVPWM 调制策略，并分析变换器的直通问题。最后，在实验室研制一台由DSP TMS320F2812控制的3kW原理样机，实验结果验证了所提出的拓扑及其SVPWM算法的可行性。  

直流微电网光伏发电最大功率点追踪方法

基于直流微电网母线电压稳定的实际情况,获得光伏电源电压和直流变换器占空比的函数关系,把占空比作为输入变量,在仅需测量光伏电源电流的基础上对其准确实施最大功率点追踪;可省略光伏发电直流微电网中众多分布式光伏电源端电压传感器及其相关电路,减少干扰,提高可靠性,降低系统成本。MATLAB下系统模型仿真和样机试验证明了所提控制方法的正确性与可行性。  

直流微电网供电模式研究初探

直流微电网是一种新兴的微电网形式,与交流微电网相比,具有线路损耗低、电能质量高、重构灵活等优势,可以更充分发挥分布式电源以及微电网的价值和效益。为此,根据现有文献资料,从电压等级、母线结构、网络拓扑、接地方式等方面对直流微电网的供电模式进行了详细阐述与探讨,可为深入开展直流微电网的相关研究提供参考。