改进负荷分配的孤岛微网下垂控制方法

微网的阻抗特性复杂,下垂控制对线路阻抗匹配度要求严格,严重影响了负荷分配的精确度。以多台微网逆变器(MGI)按容量比分配负荷为例,分析了实现负荷准确分配的输出阻抗和连接线阻抗匹配条件。提出了一种含开环补偿项和动、静态变系数下垂的新型下垂控制方法,提高了MGI在四象限中的动、静态负荷分配的准确度。仿真和实验验证了所提出的控制策略和参数设计方法的可行性和有效性。     

微网孤岛运行模式下的新型负荷分配控制策略

由于受到线路阻抗特性、本地负荷、微网拓扑结构等因素影响,传统功率控制难以使微网负荷功率按照分布式电源容量精确分配。在分析影响功率分配因素基础上,针对含多个分布式电源的微网提出种基于有功扰动的新型负荷功率控制策略。该方案在不影响有功功率分配效果的前提下,通过借鉴二级控制思想引入有功扰动和积分控制项,使负荷无功功率可按照分布式电源容量达到精确分配。同时,为保证逆变器输出电压和频率在负荷功率精确分配时均稳定在额定值或偏移很小,通过增加积分项重新设计下垂控制器来弥补有功扰动所引起的系统频率和电压波动。仿真结果表明了所提策略的有效性。     

孤岛微电网分布式电压不平衡补偿控制策略

针对不平衡负载、故障等引起的微电网公共连接点电压不平衡问题,提出了一种基于多代理系统的分布式协调电压不平衡补偿控制策略。将微电网各分布式电源等效为多代理系统中的代理,利用领导节点产生只有少数代理能够接收的补偿信号参考,公共连接点电压不平衡补偿等效为各代理节点向领导节点同步的追踪同步问题。利用线性状态反馈设计了分布式控制率。该控制策略基于一个单向通信的有向通信网络,各代理只需处理本地及相邻代理信息。该控制策略避免了对集中控制器的依赖,提高了系统的可靠性。利用一个微电网测试系统对所提控制策略进行了验证,仿真结果表明所提控制策略能够有效抑制公共连接点电压不平衡度。     

微网孤岛运行的分散自趋优控制策略

提出了一种适用于微网孤岛运行的分散自趋优控制策略,该策略无需微网中央控制器和通信系统即可实现系统的三次分层控制,包括分散一次控制、分散二次控制和分散三次控制。其中,一次控制沿用传统的线性下垂控制策略,保持了微网良好的线性动态特性;二次控制仅借助各台分布式发电机的输出端频率信息即可直接参与系统调频,使微网的频率能够维持在允许的范围内;三次控制采用考虑发电机成本的非线性下垂控制策略,使各台分布式发电机遵循等微增率准则,实现微网的优化运行。此外,通过设计不同时间常数的低通滤波器,使三次分层控制实现了动态解耦,使控制策略既能满足微网静态特性的要求,又具有良好的动态特性。最后,由仿真算例验证了所提控制策略的有效性。     

微网孤岛运行模式下的调频控制策略

针对采用下垂控制的逆变器组成的微网,研究其孤岛运行模式下的调频控制策略。通过对系统进行建模分析,并将传递函数进行有效的等效与化简,推导出调频控制器的参数校正公式。当系统工况改变导致分配特性、输出阻抗以及接入条件改变时,该控制器都可以在线调整参数值,使系统频率迅速恢复稳定。实验结果证明,引入该参数自动调节算法后,系统参数改变时调频控制算法可以很快恢复到给定频率,并保持频率稳定。     

柔性直流互联孤岛微网群的分布式频率协同控制

柔性直流输电是解决多个微网集成聚合问题的最佳选择之一,但传统控制下,直流输电会导致微网间频率解耦,使微网间无法形成频率支撑。为此,以一致性理论为基础,提出一种全新的分布式频率控制结构,并设计了与之匹配的协同控制策略。在该策略中,通过微网间的接口换流站来实现微网间频率调控目标,并利用微网内分布式单元间的协作解决微网内频率恢复、备用容量精确分配等调控问题。控制策略在系统中的稳定性通过Lyapunov直接法进行了论证。最后,通过仿真验证了所提策略的有效性和“即插即用”性能。     

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.     

孤岛微网分层分布式频率调节及功率优化控制

为提高微网频率调节和功率优化性能,提出一种两层控制结构。为适应这一结构,初级控制由传统的功率-频率下垂改进为功率-增量因子下垂。第2层控制采用一致性协议以分布式方式实现频率同步、频率无差、功率优化目标。此外,针对功率约束问题,分析发现只采用饱和器会导致频率无差和功率优化目标间的冲突,为解决这一冲突,提出相应的功率约束控制方法。通过Lyapunov直接法论证了所提控制策略在系统中的稳定性。最后,采用5节点孤岛微网仿真算例验证了所提策略的有效性。     

考虑可控负荷调节能力的多微电网分布式频率控制

孤立微电网中频率控制至关重要,可控负荷作为一种常用的调节手段,可用于微电网的频率调节。文中研究了考虑可控负荷调节能力约束的孤立多微电网系统频率控制问题,并提出一种完全分布式的频率控制方法。该方法可保证调节能力约束在暂态过程和平衡点处都能得到满足,因而可提高分布式频率控制的工程实用性。同时从理论上证明了所提方法的最优性、收敛性和稳定性。由于各区域只需要和其直接相邻的区域进行通信,因此所提方法有望为实现"即插即用"的微电网运行控制提供一条可行途径。基于五微电网系统的仿真结果验证了所提方法的正确性和有效性。     

基于多智能体一致性算法的微电网分布式分层控制策略

在含有分布式电源的微电网中,下垂控制会导致系统频率、电压偏离额定值,需要上层控制环节来消除偏差。然而分层控制中大多数控制策略都需要集中式的控制中心,对通信依赖度高,具有一定的局限性。文中结合微电网分层控制的基本框架,以实现每一层的分布式控制为目标,提出了基于多智能体一致性算法的分布式分层控制策略,以维持微电网系统频率和电压的稳定,以及实现有功、无功负荷在分布式电源间的灵活分配。文中提出的控制策略采用完全分布式的控制方法,在每一层控制中均不需要集中式的控制中心,适用于拓扑结构多变的微电网。最后,通过MATLAB/Simulink仿真平台验证了该控制策略的有效性。     

考虑随机时变延时的孤岛微电网分布式二次控制

在由多个分布式发电单元(distributed generation units,DG)组成的孤岛微电网中,各DG的信息交互通过通信网络来完成,而通信网络传输带来的随机时变延时会影响控制系统的稳定性。为此,针对在具有随机时变延时的系统中,该文提出一种考虑随机时变延时的分布式二次控制方法,旨在实现输出电压和频率的稳定。首先,采用小信号模型分析的方法对所提系统进行线性化建模;其次,引入一种新的李亚普诺夫—克拉索夫斯基函数和积分不等式推导稳定性判据;随后,根据所提出的稳定性判据,给出保持系统稳定的控制器参数设计方法;最后,在MATLAB/Simulink中建立仿真模型,通过结果验证所提控制方法的有效性和稳定性判据的正确性。     

含多分布式电源独立微电网的混合控制策略

针对独立微电网系统中众多的风力发电机组、柴油发电机组和蓄电池储能系统之间的复杂协调控制问题,提出了一种基于对等控制和集中控制相结合的独立微电网混合控制策略。在对等控制方法中,设计了"经济输出功率限制"模块及其算法,改进了柴油发电机组的有功频率特性,提高了多台柴油发电机组并列运行时的经济性和灵活性。基于集中控制的微电网中央控制中心从系统全局的角度对系统中各台风力发电机组和柴油发电机组的解并列、蓄电池储能系统的充放电等离散控制活动进行权衡优化,保证独立微电网系统的经济稳定、灵活高效运行控制。仿真分析了独立微电网系统在不同情况下的运行控制结果,验证了所提方法的有效性。     

孤岛型微电网分布式二次调节策略及通信拓扑优化

由于线路阻抗分布不均,基于下垂控制的孤岛型微电网需要引入二次调节手段以实现电压及功率的优化控制。传统的二次调节常通过微电网中心控制器(MGCC)实现,但由于存在中心节点,系统的可靠性及可扩展性差。本文提出了一种基于对等稀疏网络的分布式二次调节策略,该策略利用离散一致性算法,仅通过与邻居节点间的有限通信实现分布式单元功率均分及系统平均电压的调节。由于控制节点间完全对等,不存在中心控制器,增加了控制的可靠性及灵活性。利用Matlab/Simulink搭建孤岛型微电网,在JADE平台上开发分布式二次调节策略,联合仿真所提策略的有效性,并与已有集中式、自治式策略进行对比。详细分析通信延时对策略的影响,对通信网络拓扑结构进行多目标优化,根据延时的抗干扰能力选择最优拓扑结构。     

孤岛型微电网中逆变器并联运行控制策略

为了解决基于传统下垂控制的逆变器并联系统无功分配不合理以及输出电压和频率存在偏差的问题,提出一种孤岛型微电网中基于虚拟阻抗的电压、频率和无功功率微调的逆变器并联控制策略。在传统下垂控制中加入虚拟阻抗使逆变器输出阻抗呈感性,消弱线路阻性成分引起功率耦合;对电压/频率进行二次调节,使电压和频率在负荷变化大时仍能维持在额定值,改善电能质量;二次无功调节直接控制无功功率的分配,使无功分配不再受逆变器端电压的影响,实现无功的高精度分配。建立微电网小信号动态模型用以分析系统稳定性及合理选择控制参数。仿真结果验证了所提控制策略的有效性。     

基于模型预测控制的孤岛微电网二次调节策略

受线路阻抗的影响,传统的P-f和Q-V下垂控制无法实现无功功率按比例精确分配,且所有分布式电源输出电压的幅值偏离电压基准值;负荷波动时,频率无法维持在额定频率值。提出一种基于模型预测控制(MPC)的二次调节策略,通过优化下垂控制的频率和电压参考值,将频率和平均电压维持在各自的基准值,实现无功功率按额定容量比例精确分配的目标,并减小了输出电压与基准电压间的偏移量。该策略以一定的采样周期将分布式电源的状态空间模型离散化,经滚动优化和反馈校正获得频率和电压的控制变量,分别添加到P-f和Q-V初级控制中,实现优化频率与电压的二次调节,且减少了比例—积分(PI)控制参数,降低了对系统参数的敏感度。MATLAB/Simulink仿真验证了所提策略与基于PI控制的二次调节策略相比,在负荷波动时具有更快的瞬态响应特性,同时具有较强的鲁棒性。     

基于确定网络演算的孤岛微电网网络化频率控制策略

孤岛状态下的微电网频率稳定性易受到负荷与新能源不确定波动的影响,对具备连续功率调节能力的传统同步发电机组的调控能力提出更高的要求.此外,由于机组与微电网控制中心间的信息交互需要通过开放的通信网络,不确定延时问题同样会对频率稳定性造成不利影响.为此,提出一种网络化频率控制策略.基于确定网络演算理论,推导了传输延时上边界与...     

Distributed Control Strategy of Microgrid Based on the Concept of Cyber Physical System

For distributed energy resources (DERs) in islanded microgrid (MG), to improve the control effect on the output voltages and frequency from droop control, a novel distributed control strategy is proposed in this article based on the concept of cyber physical system (CPS). The novel control structure is consisted by the cyber and the physical layers. In the cyber layer: firstly, the communication structures of overall microgrid and single DER are constructed; then, based on the communication structures, the influence of time-delay (delay) and packet loss (loss) on consensus control is analyzed in this article; And then, an event-triggered mechanism combined with adapt virtual leader-following consensus control (AVLFCC) and predictive compensation is proposed in this layer. It is used to solve the problem of time-varying delay and loss rate in the process of consensus control. In the physical layer: firstly, the droop control is used as the primary control on the output voltages and frequency of DERs; then, a novel secondary control method is proposed by using the event-triggered mechanism. And finally, the simulation results confirm the effectiveness of the novel distributed control strategy under communication problems (delay and loss) and during plug-and-play operation.     

基于分布式控制的直流微电网控制稳定性分析

随着电网技术的发展,直流微电网已经成为了电网的重要组成部分,成为居民住宅和商用楼宇的主要能源来源型式,具有可靠性高、可控性强的优点.微电网的稳定性控制一直是微电网的重点研究方向,本文基于分布式控制模式下的微电网大信号、小信号模型的角度出发,采用Lyapunov方法研究了直流微电网中与大信号下稳定运行的参数边界条件,提出...