基于叠加频率的直流微电网改进下垂控制策略研究

提出一种基于叠加频率的直流微电网改进下垂控制策略。首先,通过在变换器输出电压上叠加交流电压,构造交流电压频率和输出电流之间的下垂特性;同时,利用交流电压产生的无功功率调节各变换器输出电压,实现电流的精确分配;然后,通过引入虚拟电阻和电压二次补偿措施,实现母线电压恢复同时提高系统稳定性。该文所提控制策略无需通信网络,有效提高了微电网即插即用性能。最后,通过仿真验证了控制策略的可行性和有效性。     

虚拟直流电机荷电状态均衡控制

新型电力系统的惯性低,虚拟直流电机控制可以加强系统惯性和阻尼。多储能变换器应该考虑荷电状态(State of charge,SOC)均衡问题,提高系统稳定性。针对虚拟直流电机控制的多储能SOC均衡问题,利用直流电机机端电压和电枢电流的下垂特性,提出引入SOC离差及变均衡系数的变电枢电阻控制;针对下垂引起的电压偏移问题,采用虚拟直流电机转速补偿,用母线电容瞬时功率替代传统虚拟直流电机控制中电压PI控制,给定系统功率需求,减少比例积分环节个数。以两台蓄电池为例,在Simulink中进行仿真,并与参考文献的变电枢电阻函数对比可知,所提控制策略可抑制直流母线电压跌落,调节SOC均衡过程,提高其均衡速度和精度。     

直流微网中可抑制环流的并联变流器控制策略

针对传统下垂控制中功率分配和电压调整的矛盾性,结合直流微网的结构特点,提出一种可抑制并联变流器间环流、准确分配负荷功率,同时稳定直流母线电压的改进下垂控制策略。首先,在各变流器输出端引入虚拟电阻,以功率损耗最小为目标确定其初始值,根据各变流器输出电压差自适应调整虚拟电阻大小,抑制环流的同时尽可能减小母线压降;其次,在控制器输入端引入电流补偿控制,消除线路电阻对功率分配精度的影响,采用分布式电压补偿控制进一步调整母线电压;最后,利用系统特征方程式分析系统的稳定性,为实际工程中设计变流器控制器提供理论指导。仿真验证了所提控制策略的有效性。     

基于理想电流的直流微电网自调节下垂控制

针对直流微电网传统的下垂控制微源间功率分配不均和直流母线电压偏移等问题,提出了一种基于理想电流的自调节下垂控制,通过低速通信网络建立微源间的信息传递,联合调整下垂曲线系数法与平移下垂曲线法使系统具有更高的自由度和更好的调节性能,下垂系数随公共负载、线路阻抗和本地负载的变化迅速响应而自动调节,提高微源功率分配精度的同时改善了直流母线电压质量。最后在Matlab/Simulink中搭建两台变换器并联运行的试验模型,对基于理想电流的自调节下垂控制分别在低速通信网络通信通道故障和本地负载不平衡的工况下进行试验验证,其结果证明了该控制方法的可行性与有效性。     

邮轮混合储能系统分段式下垂控制技术

针对脉冲负载频繁投切引起的邮轮混合储能系统频率、电压波动问题,提出一种改进的下垂控制策略。针对锂电池和超级电容混合储能系统建立仿真模型,为各储能单元配置独立的双向DC/DC变换器,仿真分析分段式下垂控制策略对功率分配和均流控制的效果。仿真结果表明：在负载突加或突卸工况下,分段式下垂控制策略可根据负载功率和直流母线电压变化自动控制储能系统功率流向,快速有效平抑电网的负载波动。     

含双蓄电池的光储直流微网下垂控制策略

光储直流微网在孤岛模式下,须要严格稳定母线电压,同时为了延长蓄电池的寿命,各蓄电池的荷电状态（SoC）应保持平衡。文章首先设计了蓄电池充放电控制逻辑,该逻辑可以很好地维持母线电压稳定;其次量化分析了线路电阻不相等引起环流及其所导致的双蓄电池SoC不平衡现象;最后提出了一种基于母线电压信号调节的自适应分布式下垂控制方法,解决蓄电池之间的环流问题和SoC不平衡问题,同时改善了传统下垂控制在轻负载情况下环流抑制能力。通过仿真软件对传统下垂控制、传统平衡SoC方法进行比较,验证了文章方法的有效性和优越性。     

基于分层控制的孤岛微电网储能优化控制策略

针对直流微网在储能控制策略中所采用的传统下垂控制方法,存在功率输出不均、母线电压跌落等问题,提出了微电网在孤岛模式下储能装置稳定直流母线和负荷恒功率运行的分层控制策略,将微电网优化控制过程分为两层:一级控制层下的储能作为微电网主要能量分配的装置,提出了基于双闭环的下垂控制策略,将储能电池变换器通过P-f、Q-u进行双层...     

基于MATLAB的并联Buck均流仿真

Buck是电源设计中常见的拓扑结构,使用多个Buck模块并联供电时会存在均流问题。本文基于MATLAB设计一款并联Buck变换器,并基于串电阻法和平均电流法两种均流控制策略进行仿真分析。首先提出并联电源模块的均流问题并对并联Buck变换器及均流控制策略进行简介,然后基于MATLAB搭建并联Buck电源模块的仿真模型,分别就串电阻法和平均电流法两种均流策略对并联Buck模块进行均流控制仿真,最后通过仿真结果的对比分析,发现并联Buck采用平均电流法时其均流效果更好。     

分布式光伏发电系统改进虚拟同步发电机控制

提出一种计及分布式光伏发电系统源端输出功率波动特征的改进虚拟同步发电机(IVSG)控制策略。对单台虚拟同步发电机功率平衡方程特征值进行分析,明确了光伏电源的基本运行特性,确定了光伏电源稳定运行区域。在传统虚拟同步发电机(VSG)的基础之上进一步采用了直流电压稳定控制技术,提出改进的虚拟同步发电机控制策略。当光伏电源输出功率低于负载需求时起到抑制直流母线电压跌落、维持直流电压稳定的作用,实现按照负荷或并网功率需求进行功率匹配的目的。仿真与实验结果验证了所提控制策略的可行性与有效性。     

微网孤岛模式下逆变器双闭环控制策略

微网系统孤岛运行时,失去电网电压和频率的支撑,传统的单闭环电压控制已经无法满足对逆变器的有效控制。文章在传统单闭环电压控制的基础上,加入电流内环,采用电压预同步控制,对交流母线电压和频率有效控制,减小逆变器输出电流对电网的冲击。引入电容电流前馈解耦,保证逆变器输出功率实时满足不同负载的功率变化,提高了系统带感性负载时的稳定性。通过仿真分析,该控制策略实现了交流侧母线电压和频率的稳定,且系统带不同负载时,逆变器具有较好的动态响应性能,验证了该控制策略的有效性和正确性。     

低压微电网孤岛模式下改进下垂控制策略

在孤岛运行的低压微电网中,传统下垂控制会导致频率和电压偏离额定值、无功功率分配精度较低等问题,为此提出了无稳态误差的有功—频率下垂控制和综合改进的无功—电压控制策略,分析了在有功—频率下垂控制中引入隔直环节实现消除频率稳态误差的原理,综合分析了下垂系数、虚拟电抗、输出电流补偿等无功—电压下垂改进措施对无功分配精度、系统稳定性和电压跌落的影响,实现了稳态时微电网频率无偏差,提高了分布式电源之间无功功率分配精度,确保了电压波动在允许范围内。仿真算例验证了所提出的控制策略的有效性,为低压微电网孤岛模式下的下垂控制提供了参考。     

基于改进下垂控制策略的微电网无功均分研究

由于分布式电源自身容量、线路阻抗不同等原因,在并联系统中采用传统下垂控制策略,不仅会造成各微源不能按照相对应的下垂系数进行无功功率均分,也会影响电能质量,为此提出一种基于虚拟阻抗的改进下垂控制策略,首先分析了功率均分机理及影响因素,在此前提下通过引入虚拟阻抗削弱系统中的功率耦合关系,同时对电压和频率进行调节,从而实现系统的功率均分并保障电压与频率的稳定输出;最后在Matlab/Simulink环境中验证了该控制策略的可行性与有效性。该改进策略保证了有功负荷与无功负荷在各分布式电源间的合理分配,提高了能量利用率与系统稳定性。     

A coupled power-voltage equilibrium strategy based on droop control for fuel cell/battery/supercapacitor hybrid tramway

In order to improve the robustness of the energy management system (EMS) and avoid the influence of demand power on the design of EMS, a coupled power-voltage equilibrium strategy based on droop control (CPVE-DC) is proposed in this paper. Making use of the principal that the DC bus can directly reflect the changes of load power, the proposed strategy couples DC bus voltage with output powers through droop control to achieve self-equilibrium. The proposed EMS is applied into a hybrid tramway model configured with multiple proton exchange membrane fuel cell (PEMFC) systems, batteries and super capacitors (SCs). FC systems and SC systems are responsible for satisfying most of the demand power, therefore the CPVE-DC strategy generates FCs and SCs reference power through power-voltage droop control on the primary control. Then batteries supplement the rest part of load power and generate DC bus voltage reference value of the next sampling time. With the gambling between output power and DC bus voltage, the hybrid system achieves self-equilibrium and steps into steady operation by selecting appropriate droop coefficients. Then the secondary control of the proposed strategy allocates power between every single unit. In addition, a penalty coefficient is introduced to balance SOC of SCs. The proposed strategy is tested under a real drive cycle LF-LRV on RT-LAB platform. The results demonstrate that the proposed strategy can achieve self-equilibrium and is effective to allocate demand power among these power sources,achieve active control for the range of DC bus voltage and SOC consensus of SCs as well. In addition, some faults are simulated to verify the robustness of the proposed strategy and it turns out that the CPVE-DC strategy possesses higher robustness. Finally, the CPVE-DC strategy is compared with equivalent consumption minimization strategy (ECMS) and the results shows that the proposed strategy is able to get higher average efficiency and lower equivalent fuel consumption.     

Coordinated control strategy of flywheel energy storage array for micro-grid

本文研究了并联到同一直流母线的飞轮储能阵列协调控制策略,对经典的3种功率控制策略下的荷电状态（SOC）变化率进行了推导和分析,提出改进系数的下垂控制策略,同时针对微网电压低、阻抗小引起的静态误差控制问题,采取引入虚拟阻抗的改进系数下垂控制策略进行补偿,从而改善了系统功率分配精度。最后建立了含风电场的微电网模型,仿真验证上述控制策略的有效性。     

光伏电网电压不平衡及跌落补偿控制系统的设计

鉴于非线性冲击负载的影响,光伏电网母线出现电压跌落大、电压不平衡问题。提出一种基于三相VSC的超导储能技术前馈线性化控制方法。利用三相VSC变流器构建数学模型,如果简单地以交轴电流和直流电压来构建控制系统,物理上很难实现。所以文中以直轴和交轴电流来实现电流闭环控制,并在直轴电流环前置电压调节器实现了直流电压的前馈闭环控制。从而推导出三相VSC变流器的逆系统．并构造出伪线性系统。考虑建模误差、系统的快速反应和增强鲁棒性,采用内环PI控制器对伪线性系统进行综合。实现了交轴电流分量和直流电压的解耦,对该闭环控制系统计算机仿真的效果良好。     

具有模式激活的储能双向DC-DC变换器的有限集模型预测控制方法

针对直流微电网中分布式发电机组输出功率不确定及负荷波动导致系统功率不平衡和直流母线电压不稳定的问题,提出了一种双向DC-DC变换器的模式激活有限集模型预测控制方法,预设了直流母线电压允许波动范围的上下限,利用范围比较器,根据母线电压实际值自动选择储能系统的工作模式,并实现其在不同模式之间的自由切换。仿真结果表明,提出的控制策略在三种模式切换的过程中,能够快速地稳定母线电压值,提高系统的电能质量并延长蓄电池的使用寿命。研究成果可用于指导工程实践。     

基于三电平变流器的光伏微电网及其控制策略研究

孤岛运行的微电网常常具有可再生能源发电量时变、负载时变、三相不平衡等特点,为解决微电网的电能质量﹑稳定性等问题,本文提出适用于光伏微电网的三电平变流器结构及其电压内环,有功功率和无功功率调节为外环的控制策略。多机并联运行时,采用公共同步脉冲与均流解耦控制策略实现微电网全网范围内的变流器单机虚拟磁链的旋转同步。仿真和实验都证明了控制策略简单可行,电能性能指标比传统变流器优越,为四桥臂三电平双向变流器的开发提供理论基础、实验依据。     

基于功率解耦的微电网改进下垂控制策略

在中、低压微网中,线路存在较高阻感比,无法满足传统下垂控制的控制条件。对此,提出一种修正相角的改进下垂控制策略,通过将引入的转换矩阵用于功率变换中,构造出具有统一旋转角的下垂控制器,保证了系统在拥有高R/X值的线路下微源逆变器输出有功功率和无功功率的解耦。利用Matlab/Simulink仿真平台搭建了两台逆变器并联的微电网仿真模型,将线路参数与逆变器接入情况不同的多种仿真结果分别与基于虚拟阻抗改进下垂控制的仿真结果进行对比,结果表明,提出的改进下垂控制策略解决了系统输出功率耦合的问题,且实现了功率合理分配。