下垂控制微电网的频率调节特性的研究

指出微电网采用下垂控制可以减小对通信系统的依赖,提高微电网的可靠性,易于实现分布式电源和负荷的即插即用。基于逆变器采用下垂控制方式的基本原理,讨论了逆变器的端电压、相角与其输出的有功功率、无功功率的相关性;理论研究了逆变器采用下垂控制的频率调节作用和下垂控制微电网的频率调节特性;最后在Matlab/Simulink仿真平台搭建一微电网的仿真模型,分析了负荷并网和分布式电源并网时微电网的动态特性,以及下垂控制逆变器的频率调节作用。研究表明,下垂控制的微电网能够自动调节系统的电压和频率,动态调节逆变器的空载运行参数可以实现微电网频率的无差调节。     

可改善微网电压调整的容性等效输出阻抗逆变器

将分布式电源逆变器等效输出阻抗设计成容性可使其体现对系统无功电压调整过程相逆的电源特性,这种特性使得分布式电源逆变器更容易参与公共连接点处的电压调整。对比等效输出阻抗成感性、阻性和容性的3类逆变器下垂控制特性,对容性等效输出阻抗逆变器电压电流控制环进行数学建模;针对容性等效输出阻抗逆变器设计具备下垂调节和克服电压偏离功能的鲁棒功率外环控制器。对比仿真和实验证明,容性输出阻抗分布式电源逆变器控制器能够快速抑制系统功率变化带来的电压波动,能有效地参与系统电压调整。     

不间断电力变电站中分布式电源接入系统研究

将新兴的发电技术(风力发电、燃料电池发电)及新型储能技术(制氢储能、超导储能装置)引入传统的电力变电站后,由于各分布式电源的多样性和复杂性,使得整个系统的运行和控制变的复杂,独立运行单个分布式电源,很难维持整个系统的频率和电压稳定。提出让高度可控的分布式电源,如燃料电池发电系统在通过电压源型逆变器并网的同时参与系统的频率和电压调节,用以解决随机性较大的分布式电源,如风力发电系统功率输出的随机性导致电网电能质量下降的问题。最后通过仿真分析验证了储能装置的这种并网方式能够有效地提高变电站输出电能质量。     

微电网并网和孤岛运行的二级控制策略研究

由于低压微电网并网和孤岛运行受线路阻抗比值较大等因素的影响,采用传统下垂控制的方法,将不能满足低压微电网控制的需求,且孤岛微电网的频率和电压与主电网不同,并网前需进行同步控制。在分析逆变器功率分配的基础上,提出了分层控制方法;同时,根据微电网可以并网和孤岛运行的特性,分层控制包含2个层次。其中,二级控制(Secondary control)通过重新控制逆变器的输出电压幅值和频率,使得微电网公共连接点处电压和频率的偏差在一定范围内。为了验证二级控制策略能使微电网可靠运行,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。仿真结果表明微电源的二级控制策略的性能优良。     

基于撑网逆变器的交流微电网分布式协调控制

为了解决分层控制体系中下垂控制存在电压调节性能和功率分配的固有矛盾,以及功率分配受线路阻抗影响的缺点,针对基于电网支撑型逆变器的交流微电网,采用扩散算法,提出了一种不依赖下垂机制的分布式协调控制策略：首先引入权重系数以协调各分布式电源所承担的负荷比例;其次,电压调节器、无功功率调节器和有功功率调节器中采用分布式控制,并基于扩散算法,控制功率分配和电压/频率精准调节。理论分析了扩散算法和一致性算法的收敛性能,并通过仿真对比基于传统下垂机制的分层控制策略,和基于一致性算法的分布式协调控制,结果表明：所提基于扩散算法的分布式协调控制策略在线路阻抗不匹配、负荷突变、通信故障、通信延时、变流器故障等情况下,能够同时实现电压/频率的精准调节和功率的精确分配,具有较高的稳定性。     

有功调频-无功调压的间接电流型并网逆变器控制方案

分析了并网逆变器的数学模型,得出逆变器输出电压的频率和幅值与电网吸收的有功和无功的关系,并基于此关系,提出了一种间接电流控制型并网逆变器控制方案,即在锁相环完成锁相的基础上,通过有功功率闭环调节逆变器输出电压的频率,通过无功功率闭环调节逆变器输出电压的幅值.为保证逆变器相位调节的精度,提出了一种逆变器频率调节算法.仿真...     

不间断电力变电站中分布式电源接入系统研究

将新兴的发电技术(风力发电、燃料电池发电)及新型储能技术(制氢储能、超导储能装置)引入传统的电力变电站后,由于各分布式电源的多样性和复杂性,使得整个系统的运行和控制变的复杂,独立运行单个分布式电源,很难维持整个系统的频率和电压稳定.提出让高度可控的分布式电源,如燃料电池发电系统在通过电压源型逆变器并网的同时参与系统的频率和电压调节,用以解决随机性较大的分布式电源,如风力发电系统功率输出的随机性导致电网电能质量下降的问题.最后通过仿真分析验证了储能装置的这种并网方式能够有效地提高变电站输出电能质量.     

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。     

增强并网逆变器对电网阻抗鲁棒稳定性的改进前馈控制方法

随着分布式电源并网功率的逐渐增加及接入点的广泛分布,电网越来越表现出弱电网特性,即电网阻抗相对较大,此时在并网逆变器中广泛应用的电网电压前馈控制会严重影响到系统的稳定性。以L型滤波并网逆变器为研究对象,采用框图等效变换的方法分析弱电网情况下前馈控制对并网逆变器特性的影响机理,以及电网等值电感和阻感比对系统稳定性的影响规律,并在电压前馈通道中引入一种带通滤波环节,提高弱电网下并网逆变器的鲁棒稳定性。分析表明,附加带通滤波环节的电压前馈控制可使得逆变器在短路比较小的弱电网中仍能够稳定工作。最后,搭建一台66k V·A并网逆变器实验样机,实验结果验证了理论分析的正确性和所提改进策略的有效性。     

电压并网逆变器的功率控制与设计

针对电力系统电力电子化的发展趋势,该文基于轴压调节控制型并网逆变器模型,在直流母线电压稳定为前提的条件下,对入网电压控制型逆变器设计实现一种PQ控制策略,并对其进行小信号建模与控制器参数分析。该PQ控制策略结合下垂控制特性,使逆变器基本具备了一次调压调频特性,可以参与到微网电压频率调节,对电网起到一定的支撑作用,实现分布式发电与电力系统之间的优化运行。同时通过合理的参数设计使逆变器的输出阻抗只与控制参数和电网侧滤波电感L2有关,且控制输出电抗X远大于输出电阻R,实现有功与无功功率环的解耦,完成逆变器与电网系统之间的功率交互。最后,通过理论分析、仿真和实验验证所提控制策略的有效性与可行性。     

基于强化学习的多微电网分布式二次优化控制

针对微电网中分布式电源下垂一次控制产生的系统频率和电压静态偏差问题,提出了一种基于强化学习就地反馈方法的分布式二次优化控制,利用本地信息可兼顾频率恢复和电压调整的需求。首先,针对微电网经济性、频率及电压控制需求和各分布式电源综合性能(环境效益、经济效益、技术效益),定义了本地奖励,协调多微电网的频率恢复和电压调节。其次,针对电网实际运行情况,在满足供需平衡的同时,使用多智能体强化学习算法对全局奖励反馈优化修正,使各分布式电源协同出力渐近消除频率偏差,保证微电网的稳定运行。最后,通过实例验证了所提出控制的有效性和适应性。     

单相并网逆变器的Deadbeat控制

并网逆变器是分布式电源系统向电网输入功率的主要接口.在此分析了单相并网逆变器的无差拍(Deadbeat)电流控制方法.仿真结果及实验表明,无差拍控制方法有非常快的响应速度,可使输出电流准确、迅速地跟踪电网电压,与电网电压同频同相,向电网输出高质量的电能.     

入网电压控制型逆变器直流分量的动态分析与消除

针对入网电压控制型逆变器的并网电流直流注入问题进行研究。基于轴压调节控制型的单相LCL型并网逆变器,建立并网数学模型,并结合逆变器的控制结构对并网电流注入直流分量的原因进行详细的数学分析与公式推导,结果表明直流分量的大小与电网电压幅值和频率的变化量近似呈线性关系。同时为了抑制和消除直流分量对逆变器并网系统所带来的不利影响,提出电流偏移补偿(CDC)控制策略,该策略在电网电压幅值波动和电网频率波动时能够有效地补偿并网电流中的直流分量,保证入网电压控制型逆变器优良的控制性能。最后,通过仿真和实验验证了理论分析的正确性与所提控制策略的有效性。     

基于自适应阻尼算法的虚拟同步发电机控制策略

常规的并网逆变器作为分布式电源和电网的接口,无法为电网提供惯量支撑,基于并网逆变器的虚拟同步发电机(VSG)控制策略可以增强系统频率和电压的稳定性.为了使频率响应拥有更小的超调量和更短的调节时间,本文根据动态过程中阻尼和频率最大偏差量的关系,提出了一种基于自适应阻尼算法的虚拟同步发电机控制策略,同时也能在一定程度上改善输出电压的动态特性.基于小信号数学模型,根据系统的响应指标要求,确定了阻尼系数的取值范围.最后,利用Matlab/Simulink进行仿真实验,与各种阻尼控制算法进行对比,验证了所提控制策略的有效性.     

微电网中逆变器外环控制方法综述

微电网是分布式电源接入电网的一种有效手段,电压和频率的控制对电网的稳定有着关键的作用。为了提高微电网的频率和电压的稳定性,更好地对微电网进行调压和调频,加强分布式电源的广泛应用,总结了微电网中分布式电源逆变器的3种外环控制方法:下垂控制、恒功率控制和恒压恒频控制,分析了这3种方法的主要原理,介绍了每种方法的用途。并通过PSCAD仿真平台验证了这3种方法的有效性和可行性,最后指出了3种控制方法的不足并对发展前景进行了展望。     

计及分布式能源的配电网多时间尺度优化控制

针对分布式电源接入电网后存在电网不稳定的问题,提出一种多时间尺度优化控制方法.依照分布式能源可控DG和柔性负荷的性质,根据划分的配电网多时间尺度区域,保持电压与频率调节的耦合关系.构建优化函数,控制接入点电压,以分布式能源发电周期为划分标准,按照不同的时间尺度制订控制策略,完成优化控制方法的研究.结果表明:与传统控制方...     

基于下垂控制逆变器的虚拟发电机建模与特性研究

当今电网中分布式电源比重不断增加,因电力电子变换器带来的欠阻尼、低惯量电网稳定性问题越来越多,如何通过有效合理的控制方法控制并网逆变器,将分布式电源安全可靠地接入电网成为研究的热点。基于下垂控制逆变器的虚拟发电机(VSG)技术能够模拟同步发电机运行特性,将分布式电源呈友好特性并入电网。文章搭建了虚拟发电机模型,利用Matlab/Simulink软件构造出单机无穷大系统算例,仿真虚拟发电机的运行特性,验证了所提虚拟发电机技术的可行性,为其在电网中的应用提供理论支持。     

基于PQ控制的电压控制型逆变器研究

基于PQ控制策略,针对具有轴压调节功能的电压控制型逆变器提出一种电压幅值轴控制无功功率,电压频率轴控制有功功率的PQ解耦控制策略。该逆变器具有电压源输出特性,并且可通过参数的准确设计实现有功无功的输出解耦控制,从而提升电网末端电能质量。最后通过仿真和实验验证了所提控制策略的有效性。     

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。