基于虚拟同步发电机的微电网控制策略研究

针对微电网中的分布式电源出力的间歇性导致微电网频率及电压不稳定的问题,通过建立虚拟同步发电机(Virtual Synchronous Generator,VSG)控制系统的数学模型,设计了一种基于频率控制、电压控制和功率控制的反馈控制器,并给出了相应的控制方法;通过理论分析分布式电源的频率、电压特性及其对微电网频率、电压稳定性的影响,提出了能够有效抑制分布式电源功率波动,提高微电网电能质量的控制策略。仿真结果表明:VSG能稳定地控制微电网频率、电压,具有很好的稳态性。     

一种微电网分布式电源新型控制策略

针对分布式电源不具有惯性使得微电网控制困难的问题,引入了虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)控制技术,设计了基于VSG算法的逆变器控制策略,并针对该控制策略存在的不足提出了一种基于VSG算法的直接功率控制策略;微电网中不同分布式电源分别采用上述2种基于VSG算法的控制策略,并分别作为组网单元和并网单元,它们控制方式不同但均具有类似同步发电机的负荷响应特性,在实现微电网虚拟惯性的同时可以达到灵活控制的目的;对微电网的协调控制进行了分析,设计了微电网频率调整和电压控制策略,针对孤岛向并网模式平滑切换,采取基于虚拟功率的预同步控制策略;最后通过MATLAB/Simulink仿真验证了该控制策略的有效性。     

虚拟同步发电机及其在混合微电网中的应用

近年来,随着分布式光伏发电、风电和内燃发电机发电技术的逐步成熟,分布式能源被赋予了新内涵。为增强局部供电的可靠性,针对虚拟同步发电机(VSG)技术及其在光伏-内燃发电机混合微电网中的应用进行了研究。介绍了混合微电网系统的拓扑结构和不同工作模式;建立了基于VSG控制策略的光伏逆变器数学模型,重点分析了基于VSG控制的电压源型逆变器的运行特性;分析了VSG并网和孤岛两种控制模式及其之间的无缝切换。针对雁栖湖生态示范区智能分布式电源系统的光伏-内燃发电机混合微电网,利用其中100 kVA光伏逆变器进行实验,验证了VSG控制策略的可行性与有效性。     

微电网中多虚拟同步机并联运行有功振荡阻尼控制

微电网中分布式电源大多缺乏必要的惯量导致系统频率稳定性较差,因此采用虚拟同步机技术(virtual synchronousgenerator,VSG)来模拟同步电机特性以提供惯量支撑,但同时又引入了有功功率振荡等问题,特别当多VSG并联运行时这一问题更加严峻。该文提出一种基于分布式通信架构的互阻尼控制策略,通过相邻VSG间的互阻尼控制,使得扰动下系统内VSG时刻趋于相同的输出频率,改善了VSG的动态特性,从而有效地抑制了功率振荡。另外,该文通过构造李雅普诺夫能量函数的方法证明了改进后系统的稳定性,并通过搭建基于RT-LAB的半实物实时仿真平台验证了所提控制策略的有效性。     

基于小信号稳定性分析的含VSG微电网电能质量主动控制

为提高分布式电源电力电子变换装置的利用率,实现变流器的功率控制,提高电能质量,文中提出一种基于小信号稳定性分析的含虚拟同步发电机(VSG)微电网的电能质量主动控制策略,在原有双闭环控制器基础上,设计参数化控制器进行谐波抑制,实现控制性能指标的改进。首先,建立基于微电网拓扑的VSG小信号模型,并分析VSG控制过程的稳定性。其次,设计了基于鲁棒观测器的控制器,以电能质量性能指标跟踪误差最小为目标函数,利用优化方法对跟踪误差进行逐步最优求解。通过MATLAB/Simulink对所提控制策略进行仿真,结果表明:所提出的方法实现了变流器鲁棒控制和电能质量治理,性能改善作用明显。     

基于虚拟同步发电机控制的光/储/燃料电池微电网能量管理

为提高微电网自主参与电网运行和管理的能力,提出一种基于虚拟同步发电机(VSG)控制的光/储/燃料电池微电网。针对逆变器VSG控制与前级分布式电源及附加储能单元的协调配合问题,以储能荷电状态(SOC)为依据,分别设计了光伏和燃料电池VSG的能量管理策略,使微电网响应电网需求参与一次调频且提供惯性的同时,实现了光伏发电的最大功率输出、燃料电池发电的燃料平衡调节以及储能单元SOC的安全可控。最后,利用MATLAB/Simulink软件搭建仿真模型,验证了所提能量管理方案能够实现VSG控制与分布式电源及储能的协调配合,在并/离网下都能保证微电网安全可靠运行。     

基于下垂控制的微电网并网转孤网的研究

针对微电网系统中分布式电源发电的随机性和间歇性,为了平抑分布式电源的功率波动,本文提出一种微电网能量管理系统,研究基于下垂控制的微电网并网转孤网的控制策略.该系统可以检测微电网系统内功率缺额,将锂电池储能变流器设置为下垂模式并智能跟随负荷变化,从而建立微电网过渡临时主电源.锂电池作为过渡临时主电源控制混合储能系统带动微...     

微电网分布式电源的分层控制策略研究

研究了分布式电源接入对微电网的影响,提出了微电网分布式电源的分层控制方法,实现了对微电网电压与功率的控制.根据微电网可以孤岛和并网运行的特性,采用两层控制方法.初级控制采用改进下垂控制方法,给出了基于电压外环、电流内环和功率环等的反馈控制器.二级控制通过初级控制信号重新控制逆变器的输出电压幅值和频率,使之重新达到平衡,能够实现系统运行的稳定.通过Matlab/simulink仿真,分析了微电网运行中各分布式电源的功率、电压和频率的变化规律,结果表明了微电网中分布式电源分层控制策略的有效性.     

基于改进功率环的微电网对等控制策略研究

基于传统下垂控制方法存在的不足,同时考虑减小微电网依赖于通信系统,使负荷和分布式电源能够即插即用,提出一种基于改进功率环的微电网对等控制策略。传统的下垂控制方法会造成系统频率和交流母线电压的偏差,针对该问题,引入电压补偿环节和频率补偿环节,构建改进的功率环反馈控制器。利用该控制策略对由2台同容量分布式电源构成的微电网进行仿真分析,并和采用传统下垂控制方法所得结果进行比较,此外,在并网/孤网切换模式和负荷投切模式下,分析该控制策略下的微电网运行特性,仿真结果表明了基于改进功率环的微电网对等控制策略能够有效降低系统频率和交流母线电压的偏差。     

基于对等控制策略的微电网运行

为减小微电网对通信系统的依赖性,实现分布式电源和负荷的即插即用,结合微电网不同运行模式,研究了微电网对等控制策略。在对等控制策略中,分布式电源采用下垂控制,调节分布式电源的输出电压和频率;下垂控制器中的P-f和Q-U具有线性的下垂特性。建立了对等控制策略下的微电网运行模型,分析了并网和孤岛运行模式之间切换、孤岛模式下切/增负荷及孤岛模式下切/增微电源三种运行状况下的微电网运行特性,基于Matlab/Simulink仿真结果,研究了微电网母线电压、DG频率和功率的变化规律,验证了控制策略的正确性和可行性。     

考虑储能SOC的微网接口变流器VSG协同控制

储能系统是微电网的重要组成部分,而保证储能系统的荷电状态(SOC)良好则是储能系统乃至整个微网安全高效运行的技术关键。文中提出了一种基于虚拟同步机(VSG)控制的交直流混合微网接口变流器与储能SOC协同控制策略,用以提高混合微网的频率、功率稳定性和系统内各储能SOC的分配合理性。首先对交直流微网两侧分布式电源的下垂控制方式及子网特性进行了分析,之后基于此特性提出了应用于接口变流器的VSG控制策略提高了系统频率功率稳定性,并且在功率分配环节中加入储能系统SOC控制策略,使各子网间储能SOC状态达到平衡,优化储能系统状态。最后利用Matlab/Simulink搭建了交直流混合微网模型对文中提出的算法进行了有效性验证。     

含多种分布式电源的微电网分层控制策略

随着分布式电源接入微电网数量的增加,微电网系统的稳定性受到了很大的影响;微电源的运行特性及控制方法、微电源的接人点和容量、微电网运行方式和控制方法、电力电子装置、储能设备和负荷特性等都会影响到电能质量。为了改善微电网的电能质量,提出了包括上层中心控制器及下层分布式电源信息交互的微电网分层控制策略。微电网中的分布式电源控制由下垂控制、功率控制、电压和电流控制组成。通过Matlab/simulink仿真,对微电网运行中各分布式电源的功率、电压和频率的变化规律进行了分析。仿真结果表明:分层控制策略能使各分布式电源之间较好地协调,满足了改善电能质量的要求。     

基于混合储能的风/光/储微电网控制策略

以风力发电、光伏发电等间歇式电源组成的微电网,电源输出功率、电压的随机性和波动性增加了微网控制的复杂度。提出了一种基于混合储能方案的控制策略,通过控制分布式储能和集中式储能系统的充放电,维持微电网功率、电压稳定和运行可靠性。基于Matlab/Simulink仿真平台建立了微电网系统仿真模型,仿真分析并验证了该控制策略的正确性和有效性。     

交流型微网指定次电压谐波主动补偿策略

微电网中电力电子变换器,以及局部非线性负荷的普遍存在,使得谐波污染已经成为影响微电网电能质量的重要因素。根据分布式电源接口逆变器,提出了一种基于两相静止αβ坐标系的微电网孤岛运行下的电压谐波补偿控制策略,有效地降低了微电网电压谐波畸变率。考虑到分布式电源的有功输出,采用了指定次谐波补偿控制策略,节省分布式电源用于补偿的功率,实现了微电网电能质量柔性控制;最后,在MATLAB/SIMULINK中对所提控制策略进行了验证。     

基于虚拟同步发电机的惯量和阻尼自适应控制

近些年,由于分布式电源的广泛应用,适用于微电网并离网运行控制的虚拟同步发电机(VSG)技术也得到了广泛的应用.为了提高VSG的调频特性,提出了一种基于VSG的自适应虚拟惯量和阻尼系数协同控制方案.首先通过建立VSG的数学模型,分析了虚拟转动惯量J和阻尼系数D对系统稳定性的影响;然后对传统的VSG控制策略进行改善得到了惯量和阻尼的协同自适应控制策略,并对自适应控制系统的参数进行了确定;最后在Matlab/Simulink仿真软件中进行了模型的搭建和仿真实验,实验结果验证了所提控制策略的可行性和有效性.     

具有延时开关特性的多VSG微电网频率恢复控制策略

虚拟同步机(virtual synchronous generator,VSG)技术越来越多地运用在微电网分布式电源控制中,而典型VSG控制本质为有差控制,无法实现微电网频率恢复。提出了一种改进VSG控制策略,在频率控制回路加入了积分特性的模块,使得VSG保证稳态运行在额定频率点。然而,积分模块的引入改变了VSG的输出特性,为了避免纯积分模块带来的一系列问题,设计了一种具有延时开关特性的一二次频率协调控制策略,在保证了各VSG输出功率精确分配的前提下,实现了频率恢复到额定值。文章所提的控制策略不依赖于通信,提高了系统的运行稳定性。最后,在RT-LAB实时仿真机中搭建了模型,实时仿真的结果验证了所提控制策略的正确性和有效性。     

自适应高通滤波下垂控制的孤岛直流微电网功率分配控制

直流微电网孤岛运行时,由于不匹配线路阻抗及本地负荷因素的影响,传统“电压-功率”下垂控制难以使得各分布式电源按照下垂系数精确分配负荷功率。提出了一种基于自适应高通滤波下垂控制的孤岛直流微电网功率分配控制策略。通过在分布式电源下垂控制中引入采样保持器,根据采样保持器输出结果不断自适应地修改下垂系数,进而减小分布式电源实际输出功率与期望输出功率的偏差,同时高通滤波控制也有效提高了母线电压质量。最后基于 RTDS 仿真平台搭建不同工况下的实验模型,实验结果验证了所设计控制策略的有效性。     

低压微电网平滑切换控制策略研究

为了避免微电网并网与孤岛运行模式控制策略的切换,实现微电网并网模式和孤岛模式之间的平滑切换,研究在低压微电网下垂特性的基础上,提出了一种采用外环功率控制和内环电压电流双环控制的三环控制策略,实现并网时基于下垂控制的间接恒功率控制,孤岛时分布式电源自动调节功率输出,并设计了微电网同步并网控制器,有效地减少了微电网过渡过程产生的冲击。仿真结果表明,所提微电网逆变器控制策略运行稳定,运行模式之间能平滑切换。     

基于分层控制的微电网电压和频率控制策略研究

针对分布式电源接入微电网后对频率和电压产生的影响,提出了一种分层控制的方法。根据微电网电压与功率的关系、孤岛和并网运行的特性,分层控制分为2层。其中,初级控制采用了下垂控制的方法,提出了基于电压外环、电流内环和功率环的反馈控制器。二级控制通过对初级信号进行控制,重新控制逆变器的输出电压幅值和频率,使之达到平衡,实现系统运行的稳定性。为了验证分层控制方法的可靠性,使用Matlab/Simulink软件进行仿真,分析了微电网运行中各分布式电源的功率、电压和频率的变化规律。仿真结果表明,微电网中分布式电源的分层控制策略性能良好。     

基于有限时间一致性的微网分布式二次控制

针对孤岛运行模式下的微电网一次控制采用下垂控制易受到线路阻抗特性、微网拓扑结构等因素的干扰,造成频率与电压的波动以及功率难以比例分配的问题,提出一种基于有限时间一致性的微电网分布式二次控制策略来实现频率与电压无静差调节以及功率按比例分配的控制目标.所提控制策略结合多智能体理论来构建微电网的分布式控制结构,各分布式电源仅...