基于固态变压器的互联交直流微电网功率互济自主控制

为充分发挥固态变压器在微电网中的灵活调节能力,提出一种面向多端口固态变压器互联交直流微电网的功率互济自主控制方法。该方法根据固态变压器多端口互联的交直流独立子网的有功–频率以及有功–直流电压下垂控制特性,通过定义各子网的瞬时有功不平衡归一化变量,来衡量交直流微电网全局功率不平衡程度。基于此,以使各子网瞬时有功不平衡归一化变量相等为目标,设计固态变压器中三级换流器的联合控制策略,实现全局不平衡功率在各子网之间的均衡自主分配,促进各子网之间的功率互济。建立小信号模型,并对所提功率互济自主控制的关键参数进行优化。基于RT-LAB的控制器硬件在环实验验证了所提方法能够自主、灵活地实现互联交直流微电网子网间的功率互济。     

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。     

基于双环控制的微电网运行控制策略研究

以分布式发电的新能源为背景,分析了基于电压电流双环控制的下垂控制方法的结构和原理,建立了包括负荷投切的微电网运行控制系统仿真模型,对控制策略的具体性能进行了详细分析.结果表明,基于该控制策略的微电网运行稳定,动态响应快,突显了该控制策略易于实现无缝切换的特点.     

提高微电网孤岛运行下垂控制动态性能的策略

微网孤岛运行方式下,传统电压/频率下垂控制方法导致输出电压幅值和频率动态响应依赖于下垂增益、稳态运行点和滤波器参数。为消除这种依赖关系,通过小信号建模分析,在电压外环控制环节引入辅助控制信号,改变逆变器输出扰动方程,构造理想小信号模型,从而提高下垂控制动态性能。该策略能有效抑制输出电压幅值和频率的波动,削弱有功功率和无功功率的振荡,缩短系统暂态调整时间,并且避免了参数辨识,易于控制方法的实现。基于Matlab/Simulink的仿真验证了所提方法的可行性和有效性。     

使用电压-相角下垂控制的微电网控制策略设计

根据微电网的特点,对微电网2种运行模式采取的不同控制策略进行设计。微电网孤岛运行时,分布式发电单元采用电压源逆变器控制,使用电压—相角下垂控制实现按预定比例分配负荷功率,该下垂控制较电压—频率下垂控制可以提供更好的频率支撑。微电网并网运行时,分布式发电单元采用PQ控制,按照功率设定值输出功率。通过设计对应电压—相角下垂控制的同步控制器实现了微电网运行模式的无缝转换。利用MATLAB/Simulink对微电网运行模式转换和微电网孤岛运行时使用的2种下垂控制进行对比仿真分析,验证了电压—相角下垂控制策略的可行性和有效性。     

基于改进下垂控制的微电网有功与频率控制策略

在分析传统下垂控制调整系统有功和频率过程基础上,提出了微电网在离网和联网运行时下垂控制的两种改进措施。利用改进控制策略,可以实现微电网离网运行时的频率恢复过程,实现稳态时的无频率偏差运行;联网运行时微网中逆变型电源根据预先设定的有功功率值自动投入运行:对于储能装置,自动转换为吸收有功功率;对于可调型微源,可以发出预先设定的额定有功功率。最后通过Matlab/Simulink仿真验证了所提策略的有效性。     

基于下垂策略的微电网双模式运行控制

微电网孤岛和并网模式切换时,为了减小对大电网和微电网造成的冲击,提出同步并网控制方法。在采用P-f和Q-V下垂控制策略的基础上,设计了同步并网控制流程。根据电网和微电网输出的电压进行同步调节,使得两者的电压幅值差、频率差和相角差满足并网要求,以实现微电网在孤岛和并网两者模式之间的平滑切换。最后,在Matlab/Simulink仿真软件中建立微电网运行控制模型。仿真结果表明,所提出的方法实现了微电网在两种模式之间的平滑切换和在双模式下的稳态运行。     

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。     

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。     

基于改进型下垂控制的微电网多主从混合协调控制

考虑到微电网中包含有多个分布式电源,需要根据分布式电源的类型采用不同的控制方法,从而实现不同的协调控制策略。在对传统的下垂控制进行改进的基础上,考虑到传统主从控制与对等控制的优缺点,提出了将改进型下垂控制应用到介于主从控制与对等控制之间的一种混合控制方法中,即两个或两个以上的分布式电源采用改进型下垂控制,并将这些下垂微电源整体作为主控部分,其余的微电源采用恒功率控制作为从控部分。最后,在MATLAB/Simulink软件中搭建了多下垂混合控制的微电网模型和传统的主从控制微电网模型,对两种控制的微电网分别进行孤岛、并网、投切负荷等操作进行了仿真比较,并分析了运行中各项参数变化的影响。仿真结果表明多下垂混合控制相比于传统的主从控制具有更好的适应性和稳定性。     

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。     

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。     

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...     

基于下垂系数步长自适应的下垂控制策略

分布式发电系统输出功率有很大的随机性,当接入采用下垂控制的微电网时,会导致孤岛微电网母线电压产生波动,这会对接入微电网中的负载产生不良影响。为了抑制分布式发电系统输出功率波动引起的微电网母线电压波动,提出了一种基于下垂系数步长自适应的下垂控制策略,并进行了仿真和实验验证。实验结果表明,在接入分布式发电系统后,采用基于下垂系数步长自适应的下垂控制策略的微电网能够有效维持自身的稳定。     

应用于智能微网的SVPWM固态变压器研究

固态变压器(SST)是美国北卡大学所兴建的新型智能微网示范工程FREEDM的核心设备。本文以FREEDM的先进理念为背景,对SST的工作原理、主要创新功能和拓扑结构进行了分析,建立一个基于我国电力系统参数的三相交-直-交型SST模型,探讨该模型输入AC-DC整流单元、中间DC-DC变换单元和输出DC-AC逆变单元各部分的实现方式和控制策略,并引入空间电压矢量PWM(SVPWM)控制技术,提高SST的性能。通过Matlab/Simulink仿真分析表明,该SST模型能够实现单位输入功率因数和电能双向流动,输出三相工频正弦交流电压,具有良好的抗干扰性能,对FREEDM中国化具有重要意义。     

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。     

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。     

一种改进型低压微网的下垂控制策略研究

低压微网线路参数电阻与电感处于一个数量等级,直接应用常规P-f、Q-U下垂控制会导致功率分配的不精确,甚至影响微网的安全运行.提出一种改进型低压微网的下垂控制策略,引入Givens坐标变换,构造虚拟有功功率和虚拟无功功率,使之分别与频率和电压呈线性关系,这样系统得到解耦,微网的功率控制更为精准.最后基于Matlab/Simulink仿真算例验证了所提控制策略的正确性和可行性.