引入功率微分项的并网下垂控制逆变器小信号建模与分析

针对经典的电压-频率下垂控制系统受扰易产生振荡的问题,提出了加入功率微分项的下垂控制方法。建立了经典下垂控制与所提加功率微分项的下垂控制的并网逆变器完整的小信号模型。分析了下垂系数与功率微分系数对系统特征根分布的影响,得到了加入功率微分项后系统低频域特征根阻尼比增加、可有效抑制扰动带来的振荡的结论;分析了各参数变化对系统稳定性的影响,为系统参数设计与性能分析提供了理论依据。最后通过MATLAB/Simulink建立模型,在同样初始状态下系统取不同参数以及不同控制策略时,系统受扰的响应与理论分析一致,验证了建模与理论分析的正确性。     

基于小信号建模的微电网下垂控制稳定性分析

微电网的系统参数的设计对系统的稳定性和动态特性有着十分重要的作用。为了研究系统参数对下垂控制稳定性和动态特性的影响,本文提出基于小信号建模的微电网下垂控制稳定性分析方法。该方法对微电网某个稳态工作点进行小信号建模,采用根轨迹方法对建立的微电网下垂控制小信号模型进行分析。通过绘出各系统参数(如线路阻抗值、有功下垂系数、无功下垂系数、滤波时间常数等)不同取值时的特征根位置,来判断其值对系统稳定性的影响,最终确定出参数的范围。分析结果表明,模型设计出的系统参数能够满足稳定性与动态响应方面的要求,可以为设计系统参数提供参考。     

改进下垂控制的并联逆变器小信号稳定性分析

由传统下垂控制方式构成的逆变器并联系统在受扰动时易产生振荡,当负荷发生剧烈变化时,系统的稳定性易受影响。在功率计算环节引入的低通滤波器会增大系统惯性的同时也会延缓系统响应速度。本文在传统控制方式上加入以下两项来改善效果,即功率微分项和一次函数项(功率与下垂控制系数的一次函数项)。功率微分项能明显提高系统的稳定运行性能和动态响应性能,一次函数项能有效实现下垂系数随功率变化自适应调节。     

基于下垂控制的直流微电网小扰动稳定性分析

本文针对基于下垂控制的直流微电网的稳定性问题,搭建了包括AC/DC整流器和DC/DC变流器及其控制系统的直流微电网系统模型,并在此基础上对直流微电网进行了小扰动稳定性分析,得出了在采取不同下垂系数时的系统特征值。算例结果表明,在设置合理的控制器参数和滤波器参数的前提下,直流微电网在下垂系数较大时仍能保持稳定。为进一步验证分析方法的有效性,对所研究的直流微电网进行了时域仿真,仿真结果验证了小扰动稳定性分析的正确性。     

基于功率下垂特性的直流微电网分布式控制

针对直流微电网传统的下垂控制微源间功率分配不均导致系统环流以及直流母线电压偏移造成系统不稳定等问题,提出了一种基于功率下垂特性的直流微电网分布式控制.该方法通过引入微源输出电压、输出功率标幺值来效验微源的输出功率,确定各微源的运行条件,从而实现负载功率按照分配功率与额定功率成比例的方法精确分配,减少了系统环流;通过增加...     

基于下垂控制结构微网小扰动稳定性分析

介绍了下垂控制原理和机组输出功率计算方法,针对取较大下垂系数难于保证微网功率分配外环稳定性问题,在有功下垂控制环节中增设前馈环节来改善微网小扰动稳定性。建立了微网小信号模型,系统分析了下垂系数、线路阻抗、滤波系数及前馈环节等对微网小扰动稳定性影响,验证了前馈环节能明显改善微网小扰动稳定性,从而功率分配外环可取较大下垂系数,有利于降低配电网频率和电压波动对机组输出功率的影响以及提高无功负荷分配精度。最后建立微网仿真实验,通过合理选取前馈系数来配置微网小信号模型主导共轭特征根。     

下垂控制并网逆变器小信号稳定性分析

微电网是将分布式能源整合到公共电网中的有效方法。其中最重要的问题是连接电网电压型逆变器中微电网的电力潮流控制。建立了并网逆变器功率流控制的小信号模型,可见,在传统的功率流控制中可能遭受弱阻尼和瞬态响应缓慢的问题,而提出新的改进下垂控制可减轻这些问题而不影响稳态潮流控制,同时降低微源间输出电压的幅值差,从而抑制无功环流的形成。TMS320F2812型数字信号处理器(DSP)实验系统分别验证了该方法的小信号模型分析和有效性。     

基于下垂控制的逆变器参数对微电网稳定性的影响研究

微电网对新能源具有较强的接纳能力。作为最能体现分布式电源“即插即用”特性控制技术,下垂控制也是实现孤岛模式下微电网电源间协调运行的热点技术。然而,当前该领域的研究大多集中在网络拓扑层面,对逆变器内在控制结构的研究并不深入。文章首先着眼于微电网下垂控制策略中逆变器个体的控制稳定性,在深入研究内在控制结构的基础上,建立了个体逆变器控制的全结构小信号传递函数模型;其次结合案例,从理论角度定量分析了控制器参数（下垂系数与电压环系数）的变化对系统稳定性的影响,并结合根轨迹法确定控制参数的选择范围,为逆变器的选择提供参考;最后利用时域仿真验证模型的实效性与分析方法的实用性,并证明结果能满足微电网稳定运行与动态特性要求。     

基于下垂控制的独立微电网稳定性研究

在孤立情况下,微电网系统能否保持小扰动稳定是判断独立微电网系统是否具有稳定性的重要判据之一。对基于下垂控制(DC)的独立微电网小扰动稳定性问题展开分析。建立独立微电网DC数学建模,并基于线性化理论进行小扰动线性化分析,得到系统小扰动线性化状态矩阵;基于李雅普诺夫判据理论,对系统小扰动线性化状态矩阵的特征值进行分析,得到状态矩阵特征值变化的根轨迹;基于状态矩阵特征值变化根轨迹确定系统各参数初步优化结果,并对比各参数优化前后的系统状态矩阵特征值分布情况,通过理论分析及实验验证表明初步优化后的系统运行可靠性增强。     

微电网下垂控制的运行策略及PCC处联络功率控制

采用了虚拟阻抗及二次调频调压的下垂控制方法作为微电网独立运行时的控制策略。通过基于αβ坐标系下的快速相位同步方法来加快逆变器并入微电网或微电网并入大电网的速度。当微电网处于并网运行时,采用αβ坐标系下的PQ控制将各微电源控制为电流源。在此基础上,通过采用公共耦合点PCC（point of common coupling）处的联络功率控制策略,实现微电网并网运行时与大电网间的联络功率控制。根据搭建的MATLAB仿真模型对上述控制策略进行了仿真,最后对上述控制策略进行了实验验证。     

基于小信号模型的微网控制参数选择与稳定性分析

小信号稳定性是微网运行的关键问题之一,特别是孤岛运行时,控制器结构较为复杂,且缺少大电网的电压频率支撑。为此,以未来可再生电能传输和管理(future renewableelectric energy delivery and management,FREEDM)网络为对象,推导固态变压器(solid state transformer,SST)、网络线路及负荷模型的状态空间方程,建立完整的微网小信号模型,分析孤岛运行时的稳定性,并根据其状态矩阵特征值及灵敏度,确定影响系统稳定的关键参数,设计配置多SST的环形微网,仿真验证选取的控制器参数的正确性。结果表明,系统对负荷突变和随机波动都具有很强的适应性,且具有良好的环流抑制效果。所建小信号模型可用于微网稳定性分析及控制器参数的优化设计。     

采用下垂控制的直流配电网小干扰稳定性分析

下垂控制是直流配电网的一种重要控制方式。推导了计及换流器时间常数的电压源型换流站本地控制数学模型及其线性化的小干扰分析模型。结合站间协调控制,分析了下垂控制的通用小干扰分析模型及两种典型情况。依据换流站小干扰分析模型,设计了小干扰等效阻抗模型,可将多端直流配电网逐端简化为单端换流站与若干小干扰等效阻抗组成的系统。最后利用根轨迹方法定量讨论了两种下垂控制方式的小干扰稳定性及其影响因素,并通过PSCAD/EMTDC数字仿真软件进行了验证。     

直流配电网下垂参数小干扰稳定优化调控方法

以基于下垂控制的直流配电网为研究对象,推导建立了下垂控制模式下典型环状直流配电网的小信号状态空间模型,对传统下垂参数经济优化模型中存在的系统调控不稳定问题进行了分析,进而提出了考虑小干扰稳定约束的直流配电网下垂参数优化调控方法,以确定性预测场景和极端场景下直流配电网小信号状态方程的特征值谱横坐标作为系统小干扰稳定约束,来优化系统网损。此外,为求解该模型,针对传统算法中存在的易陷入局部最优解、特征值迭代误差积累和计算效率较低等问题,在序列非线性规划算法和遗传算法的基础上提出了改进策略。数值实验结果表明,该优化模型在保证系统小干扰稳定的前提下能较大程度地提升系统运行经济性,同时提高系统适应不确定源荷功率随机波动的鲁棒性;所提出的算法改进策略可以在保证优化结果可靠有效的前提下,提高算法的寻优能力和计算效率。     

含多微型电源的微网小信号稳定性分析

研究了微网中采用 P-f和Q-V下垂控制的多个微型电源同时参与系统频率调节时的微网小信号频率稳定性问题。在考虑控制器单元、功率测量单元以及整个电路网络动态特性的基础上建立了微网的小信号状态空间模型。利用该模型求取了微网在不同稳态工作点的系统特征值,利用系统特征值分析方法和时域仿真方法分析了负荷阻抗变化、等效线路阻抗变化和下垂控制器的下垂增益变化过程中微网的小信号频率稳定性问题。     

逆变型分布式电源微网并网小信号稳定性分析

为研究逆变型分布式电源微网并网运行的小信号稳定性,建立了完整的并网运行微网小信号动态模型,主要包括2个子模型:网络及负荷小信号动态子模型和功率(或电压)、电流双环控制逆变器小信号动态子模型.应用所建立的模型,首先分析了主网与微网之间联络阻抗对并网运行微网小信号稳定性的影响,得出联络阻抗过大不利于微网保持小信号稳定的结论...     

多端柔性直流输电系统中下垂控制对小干扰稳定影响机理分析及参数优化

针对多端柔性直流输电的下垂控制方式,研究其工作特性和控制原理,推导其小信号模型,得到基于下垂控制的多端柔性直流输电系统(Voltage Soured Converter based Multi-Terminal Direct Current,VSC-MTDC)小信号模型。在此基础上推导出下垂控制下换流站对交流系统的影响机理,并得到相关结论。最后在一个基于两区四机的三端直流网络系统中证明了文中模型及结论的正确性,即下垂控制对振荡传递的双向性,并得到下垂系数对系统稳定的影响机理。接着使用粒子群算法求解最优的下垂系数,对比仿真结果证明了其可行性和优越性。仿真结果还显示直流系统对低频振荡的隔离性,通过直流系统引起的受迫振荡幅度较小。