孤岛运行微电网的同步定频电流控制原理与验证

现有的孤岛运行微电网的主从控制方法只适用于有大容量支撑电源的小型系统;对等控制方法存在产生功角与频率稳定问题,且不能很好地适应微电网运行条件。针对全逆变器微电网,提出逆变器利用卫星授时信号同步,产生相位相同、频率固定为工频的电流,采用I/U下垂控制实现有功与无功出力按照逆变器的容量比例进行分配;采用常规的无功补偿方法实现无功功率的就地补偿,降低逆变器的无功功率输出。通过数字仿真与物理试验,验证了所提方法的可行性与有效性。由于所有逆变器输出电流的频率与相位均相同,使得交流微电网的电压控制过程与直流微电网类似,避免了功角与频率稳定问题,控制方法简单、直接,功率分配合理。     

微电网孤岛运行下垂控制分析及仿真

微电网一般有并网和孤岛运行,并网运行一般采用功率解耦控制,其网络电压和频率由大电网决定,而孤岛运行时,网内电源决定微电网的电压和频率。由于一次能源波动和负载波动,为了维持微电网电压和频率稳定,采用电压频率下垂控制,分析了下垂控制的基本理论,给出应用下垂控制的微电网仿真波形。     

基于下垂特性的微电网孤岛能量管理

微网孤岛工况下,采用灵活的控制方式提高系统供电可靠性与电能质量,具有深远的研究意义。文中分析了微电源的下垂控制特性,建立了无互联线的多微源并联控制系统。各微源根据P-f和Q-U下垂特性独立控制其输出的有功功率和无功功率,保障微网内的功率平衡;利用小信号法建立了逆变器并联系统的数学模型,设计出下垂控制参数,建立了等容量与异容量双微源并联微网仿真系统,验证了下垂控制方法的可行性及下垂参数选取的合理性。通过单微源实验,对下垂特性进行了实验验证,通过理论分析,计算实时监测反馈数据,与实验波形显示参数进行对比验证,表明了参数设计的正确性和下垂控制策略的有效可行性。     

基于虚拟谐波电阻的微网同步定频电流控制法

孤岛微网同步定频电流控制法具有逆变器间功率均分效果受系统运行参数影响小,抗电压扰动能力强,实现方法简单等优势.但是,其应用于含非线性不平衡负荷的微网时存在电压畸变及不平衡问题.为此,文中提出基于虚拟谐波电阻的同步定频电流控制法,通过引入虚拟谐波电阻,降低逆变器低次谐波频域的输出阻抗,抑制电压畸变及电压不平衡.同时,在并...     

下垂控制型微电网孤岛检测盲区通用性求解方法

目前孤岛检测研究中针对下垂控制策略下过/欠电压检测法与过/欠频率检测法的检测盲区分析尚不完备,相关参数对检测盲区的分布影响不清晰且分析方法难以适用于复杂实际微电网.为此,面向下垂控制型微电网实际运行工况,首先分析得到下垂控制方程、负荷等效方程、线路功率方程、稳态功率平衡方程4类通用性方程,并将其联立采用牛顿-拉夫逊法迭...     

基于自适应下垂的微电网孤岛运行控制

在微电网处于孤岛运行模式下时,当负载发生突变时,逆变器采用传统下垂控制,母线电压或频率会偏离额定值。因为传统下垂控制的下垂系数为固定值,无法跟随当前情况做出调整。针对以上问题,设计一种改进的自适应调节下垂系数控制器。并在MATLAB/Simulink仿真平台对上述控制策略进行验证,仿真结果验证所提自适应下垂控制方法的有效性。     

改进的低压微电网孤岛模式下的控制策略

孤岛模式下的低压微电网运行时,如果负载发生变化,传统的下垂控制策略不能有效的控制系统的电压和频率,维持微电网的稳定性。为了解决上述问题,在传统的下垂控制基础上提出了一种改进的自动调整的下垂控制策略,引入了PI前馈控制,通过改变下垂曲线的斜率以及对曲线进行平移,对电压和频率进行调整。首先对该控制策略的原理和方法进行分析,然后在SIMULINK平台下,对传统的和改进的下垂控制策略进行了仿真和分析。仿真结果表明,提出的改进的下垂控制策略可以更有效更快速的控制低压微电网的电压和频率,使其在孤岛模式下的运行更加稳定。     

可改善微网孤岛模式下负荷分配的改进下垂控制

针对传统下垂控制难以保证微网孤岛模式下负荷分配准确的问题,通过对功率分配特性的深入分析,得到了额定功率和线路阻抗不匹配是造成分配不准确的根本原因,在此基础上提出了一种依靠静态修正下垂增益来改善功率分配特性的方法。该方法不会改变传统下垂控制方程的形式,对系统动态特性和稳定性无显著影响,对微网运行电压的影响也较小。在Matlab/Simulink仿真平台上验证了所提改进方法的有效性。     

微电网基于下垂控制的改进孤岛检测技术研究

由于微电网要求能够在并网和孤岛两种模式下运行,孤岛检测技术必不可少。为此,利用逆变器下垂控制方法中频率和有功的线性关系,在参考功率上添加有功扰动,使逆变器的频率在电网故障时偏离出正常范围,以达到孤岛检测的目的。在此基础上,改进了有功扰动的选取,通过判断频率连续偏移次数来给定相应的有功扰动系数,在系数中引入频率正反馈,加快孤岛检测速度,减少对微电网并网运行时的电能质量的影响。同时,分析微电网结构特点,给出了孤岛检测算法在其中的应用方案。通过仿真,证明了孤岛检测算法用于微电网的有效性。     

基于改进下垂控制的孤岛微网逆变器并联技术研究

逆变器并联系统在等效输出阻抗呈阻性条件下无法适用传统下垂控制方法，在对逆变器并联系统功率分配精度影响因素，以及传统下垂控制方法分析的基础上，提出了一种改进下垂控制方法。该方法首先利用虚拟复阻抗解决系统等效输出阻抗呈阻性条件下下垂控制的适用性问题，然后针对由此产生的电压跌落和频率偏差问题，提出了一种结合积分补偿器的功率二次函数项变下垂系数改进控制方法，并引入电压和频率微分调节器改善系统动态调节性能。最后通过仿真验证了该改进下垂控制方法在孤岛微网条件下的有效性和可靠性。     

基于抑制环流的自适应下垂控制改进策略

在孤岛模式下的微电网中由于线路阻抗存在差异,采用传统下垂控制的逆变器不仅无法精确分配负载功率,还会产生环流。为解决该问题,提出了一种基于抑制环流的自适应下垂控制改进策略。该策略采用旋转坐标的环流来构造虚拟阻抗,通过PI控制使线路等效阻抗不断相向趋近直至相等,从而均衡分配负载功率。所提出的改进策略无需实时检测线路阻抗,也无需借助通信网络。此外,构造的虚拟阻抗不仅能有效抑制环流,还不会引起输出电压大幅跌落。仿真结果验证了改进控制策略的有效性。     

孤立微电网中基于输出电压复合控制的电压源型并网逆变器谐波电流抑制策略

针对具有平衡谐波电压扰动的孤立水光互补微电网系统,根据叠加原理提出一种电压源并网逆变器并网谐波电流抑制策略。首先利用陷波器将网侧电压基频与谐波分量进行分离,利用下垂功率控制器对逆变器输出端基频电压分量进行下垂控制;同时逆变器电压电流内环采用基于旋转坐标系的比例积分与谐振混合控制器,在保证逆变器向电网注入基频电流的同时,提高逆变器控制环路对网侧电压谐波分量的跟踪能力,通过减少网侧与逆变器输出端谐波电压误差的方法,降低系统并网电流的谐波含量;最后仿真和实验结果验证了所提策略的有效性。     

基于自适应下垂特性的虚拟同步发电机控制策略

基于虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)控制的光储单元可用于组建独立微网,并为微网稳定运行提供有力支撑。但由于分布式电源输出存在波动性和间歇性的问题,在长期运行过程中,功率供需不平衡将会导致储能设备的荷电状态超过安全运行范围。针对该问题,将根据荷电状态调整下垂系数的方法拓展到VSG控制之中。通过分析发现,改变下垂系数难以有效实现控制目标,且可能造成系统失稳。通过引入自适应下垂特性的概念,使用平移下垂特性的方法对VSG控制做了进一步改进,改进后的VSG控制减少了对系统稳定性的影响,更有利于实现有功功率的合理分配与荷电状态的快速调整。通过Matlab/Simulink工具搭建了仿真模型,对相关分析和所提策略进行了系统仿真和方法验证。     

独立微网中基于荷电状态均衡的改进型下垂控制策略

针对独立微电网中储能变流器控制策略进行研究。传统的下垂控制能够实现变流器的输出功率均分,但无法维持各储能单元荷电状态SOC(state of charge)一致。提出一种改进的下垂控制策略,通过引入SOC调节模块,使得能量从SOC较高的单元转移至SOC较低的单元,从而实现各单元的SOC均衡,同时保留了传统下垂控制的功率均分和无需互联线的优点。通过建立系统的双环控制模型,详细分析了SOC调节系数选择对系统性能的影响。最后搭建100 k VA微网实验平台,验证了所提控制策略的有效性。     

微电网孤岛运行的分层控制策略研究

微电网中的分布式电源自身的不稳定性将导致微电网的运行控制困难,为此提出了分层控制（Hierarchical control）方法。在微电网孤岛运行的控制系统中,分层控制包含2个层次,其控制是通过上层将控制信息发送到下层来实现的。对于低压系统中线路的下垂特性（Droop控制）,提出了基于电压外环、电流内环和功率环等的反馈控制器。通过理论分析,在微电网孤岛运行时,微电网的输出电压幅值和频率显示稳定。利用Matlab/Simulink仿真结果表明,该分层控制策略能稳定地控制微电网的电压和频率,具有很好的稳态性。     

孤岛运行微电网中模糊PID下垂控制器设计

针对微电网孤岛运行时分布式电源(DG)所采用的传统电压/频率下垂控制方法的不足,提出了一种具有比例-积分-微分(PID)结构的改进下垂控制方法,并根据电压和频率的变化,使用模糊推理技术来优化相应参数;设计了一种自适应模糊PID下垂控制器,以进一步有效减小微电网孤岛运行时由于扰动所造成的电压/频率振荡.通过仿真计算验证了所提出的模糊PID下垂控制器设计的正确性和有效性.     

一种恢复电压和频率的微网改进下垂控制方法

目前,微网孤岛控制的实现一般都是基于下垂控制。下垂控制不仅可以保证电压和频率的稳定性,而且可以实现各分布式电源的负荷合理均摊。但是对于电能质量需求较高的情况,下垂控制后一般都会进行二次电压和频率的恢复控制,这就造成了运行成本的提高。针对这种问题,对下垂控制原理进行分析,提出了一种基于"冲洗过滤"恢复电压和频率的方法,该方法在下垂控制前引入了一个"冲洗过滤"控制器,实现了不增加二次通信线路进行电压和频率的恢复。利用PSCAD/EMTDC软件平台进行了模拟实验验证,结果表明,该方法能很好地在微网负荷变化后对电压跌落和频率偏差进行恢复。     

适用于多端柔性直流输电系统的优化下垂控制策略

电压下垂控制策略适用于换流站数目较多以及功率波动频繁的多端柔性直流输电系统,针对下垂系数计算繁琐、个别换流站功率越限及下垂系数对控制性能影响等问题,提出了优化下垂控制策略。该策略以优化下垂系数为基础,结合电压裕度控制,给出有功功率—电压特性曲线,实现了功率的合理分配。在MATLAB/Simulink下搭建的四端柔性直流输电系统仿真表明,该控制策略可以避免下垂系数设置不当造成的控制问题,能够合理分配各换流站有功功率,快速稳定直流母线电压。     

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。