基于逆变型DG控制特性的微电网故障特征分析

微电网中含有逆变型分布式电源（DG）,其故障特性直接受DG控制策略的影响,因此传统配电网故障分析方法不适用于微电网。在故障条件下,逆变型分布式电源由于其不同的控制方式,产生较为复杂的故障特性。首先根据含恒功率（PQ）控制、V/F控制的逆变型（DG）输出特性约束方程,构建DG故障特性分析的等值模型;然后利用DG等值模型,建立孤岛运行和并网运行2种运行方式下的微电网故障等值模型,求解其稳态响应;最后,运用电力系统仿真软件DIgSILENT搭建同时含PQ控制和V/F控制的逆变型DG的微电网仿真模型,通过与传统故障分析方法的比较,验证了新方法在不同故障条件、DG控制方式及微电网运行条件下该方法的适应性、有效性及准确性,为微电网保护策略的制定提供准确的判据。     

含V/f控制DG的微电网故障分析方法

微电网在并网和孤岛两种不同运行模式下的短路电流计算是建立微电网保护的重要基础。针对目前由逆变型分布式电源(distributed generation,DG)组成的微电网在孤岛运行时短路计算研究的空白,提出一种含V/f控制DG的微电网故障分析方法。通过分析DG的控制特性,充分计及控制策略的影响,理论推导出DG故障等值模型;利用电力系统仿真软件PSCAD/EMTDC建立含V/f控制DG微电网模型,揭示DG在故障时的暂态特性;基于上述DG故障等值模型,建立微电网故障方程组,进而提出精确的微电网故障稳态分析解析法;最后,通过仿真算例,验证了所提方法的准确性和有效性。     

基于分层控制方法的微网谐波电压补偿策略研究

针对多逆变器并联型微电网孤岛运行模式下的负载母线三相电压不平衡和谐波污染问题,本文提出一种基于两相静止αβ坐标系的微电网谐波电压分层控制策略。控制结构由本地DG控制器和微电网二次集中控制器组成。本地DG控制器通过改进型虚拟阻抗环和传统下垂控制策略实现微电网基波功率和补偿功率按额分配;微电网二次集中控制器产生电压不平衡和谐波补偿指令信号,并将其传送至DG本地控制器,通过电压电流控制器控制逆变器输出电压,实现微电网三相电压不平衡和谐波电压补偿。利用MATLAB/Simulink软件搭建仿真平台,验证了本文所提控制策略的正确性和优越性。     

考虑并网运行微电网故障方向识别的逆变型分布式电源故障控制

微电网具有双向故障电流,其保护的一个关键问题是如何准确判别故障方向.对微电网正序故障附加网络的分析表明,逆变型分布式电源(IIDG)正序故障分量阻抗角所在象限决定了正序故障分量方向元件在并网运行微电网中的适用性.然而,IIDG功率输出策略的多样性和故障后ⅡDG并网点电压变化的不确定性导致ⅡDG正序故障分量阻抗角所在象限...     

基于PQMS电压信息的有源配电网故障定位方法

通过建立逆变型分布式电源(Inverter Interfaced Distributed Generation,IIDG)在低电压穿越控制下的(Low Voltage Ride Through,LVRT)故障输出模型,利用电能质量检测装置(PQMS)的电压信息,建立故障定位评估函数,提出了一种含逆变型DG配电网的故障定位新方法。论文首先研究了逆变型DG的低压穿越控制策略,建立逆变型DG的故障特征模型,分析对称及非对称故障条件下输出特性。然后利用含逆变型DG的配电网模型,分析不同故障条件下的故障特征。通过分析故障分量网络,建立节点电压关于故障距离与过渡电阻的方程,通过改进的粒子群算法求解精确故障距离。该方法考虑了故障条件下DG输出特性对于配电网故障定位的影响,利用故障网络的节点电压分布函数,解决了低电压穿越运行下的逆变型DG有源配电网故障定位问题。最后,在DigSilent软件中构建了带有逆变型DG的IEEE 33配电网仿真系统,验证所提方法的有效性与准确性。     

U/f控制微电源的故障控制策略和故障模型分析

逆变型微电源的控制策略对其故障响应具有重要的影响。为了解决微电网的保护问题,有必要对这类微电源的故障控制策略进行深入研究。该文根据U/f控制微电源(U/f controlled micro source,U/f-MS)在故障条件下必须满足的电流和电压约束推导出U/f-MS的理想参考电压,能够在保证设备安全的前提下尽可能高地提升微电网的正序电压。考虑到实际应用可能对负序电压提出的要求,文章进一步给出了参考电压幅值的修正步骤。为了使U/f-MS快速平稳地度过故障暂态从而实现预期的控制目标,该文提出了一种分阶段的控制策略并通过Matlab仿真验证了该策略的有效性。最后,建立了U/f-MS的故障稳态模型,结合对称分量法可迭代计算其故障稳态响应,计算与仿真结果对比验证了模型的正确性。     

主从控制孤岛微电网的优化故障控制策略

中压等级的主从控制孤岛微电网中,通常仅依据并网点电压跌落程度来进行无功支撑,可能会导致采用V/f控制方式的主控电源无法正常消纳无功电流,并迫使其有功电流输出减少,进而导致微电网系统失稳。该文根据典型逆变型分布式电源(inverter interfaced distributed generator,IIDG)的控制模型,分析了故障情况下PQ控制IIDG低电压穿越时引起的无功倒送问题,并阐述了无功倒送对中压孤岛微电网稳定运行可能造成的不利影响。针对该问题,根据IIDG故障时的输出特性,提出了协调主控电源和从属电源的优化故障控制策略。最后,通过PSCAD的仿真算例,验证了所提推论及优化策略的准确性和有效性。     

基于线路观测器的孤岛运行微电网改进下垂控制策略

在孤岛运行的微电网中,因微电网中各设备等效线路不匹配性,导致采用下垂控制的分布式电源(DG)难以按其各自的容量对功率进行合理分配,为此,提出了一种基于线路阻抗观测器的改进下垂控制策略。首先,基于本地测量信号设计了线路观测器以辨识线路阻抗参数,并添加电压观测器来抑制电压扰动带来的影响;其次,基于所得线路阻抗的观测值,提出一种改进下垂控制策略来降低分布式电源功率的功率分配偏差;最后,通过Matlab/Simulink搭建模型来进行仿真。仿真结果表明,在不同线路阻抗工况下,所设计的线路阻抗观测器能够准确辨识等效线路阻抗值,基于其辨识值的改进下垂控制策略可有效补偿不匹配线路所引起的电压降,从而大幅降低微电网中不同DG无功功率分配的偏差,使得无功功率功率在不同DG间得到合理分配。因此所提出的改进下垂控制具备良好的动态和稳态性能,且保证了DG单元的即插即用性。     

考虑IIDG低电压穿越时的微电网保护

逆变型分布式电源的故障特性主要取决于其控制策略,所以微电网的保护需要考虑逆变型分布式电源具体的控制策略。该文基于恒功率(PQ)控制的逆变型分布式电源在低电压穿越情况下的故障模型,给出其在不同电压降时输出的故障电流变化,并对微电网内部不同位置发生故障时同一母线上各馈线的电流特征进行分析,提出利用母线正序电压故障分量与各馈线正序电流故障分量的相位差来判定故障方向的保护原理。最后,通过PSCAD软件进行了算例仿真,结果证实了所述保护方案的正确性和可靠性。     

基于自适应虚拟阻抗的微网下垂控制策略

在微电网中,各个分布式发电(Distributed Generation,DG)单元的线路阻抗往往不相同,造成DG输出的无功功率不能准确分配。提出一种基于自适应虚拟阻抗的下垂控制策略,通过通信线路各个DG可以共享功率信息。在线路阻抗未知的情况,控制系统可以利用接受到的功率信息来对虚拟阻抗进行调整,使虚拟阻抗的值能够跟踪DG之间线路阻抗的差值。虚拟阻抗调整完成后,各个DG输出的无功功率能够按容量准确分配,只要线路阻抗不发生变化,通信系统不参与控制都能获得理想的控制性能。即使在虚拟阻抗调整过程中出现通信中断,该控制策略的性能也比传统的下垂控制更好。MATLAB仿真验证了该控制策略的有效性。     

电网对称短路故障时分布式电源功率注入对并网点电压的支撑作用

根据分布式电源(distributed generation,DG)等效电路模型及相量图,推导了故障时刻分布式电源对并网点电压支撑作用的原理,揭示了电压支撑效果与电网阻抗比及DG渗透率之间的关系。据此,提出了故障时刻根据电网阻抗比分配DG输出有功和无功来支撑并网点电压的方法。仿真算例结果验证了所提方法的有效性。     

孤岛微电网中虚拟机差异化故障穿越方法

孤岛条件下,多虚拟机组成的微电网在暂态过程中存在严重的过流及稳定性问题。分析了虚拟机冲击电流的数学模型,提出了快速限流控制和虚拟阻抗限流控制两种限流方法。在此基础上,考虑微电网的安全性与稳定性,提出了孤岛微电网中虚拟机差异化故障穿越控制策略。该策略对故障程度严重的近端虚拟机,采用快速电流控制抑制冲击电流同时合理分配功率;对于故障程度较浅的远端虚拟机,采用虚拟阻抗控制限制短路电流同时为微电网提供频率支撑。基于PSCAD/EMTDC的仿真结果验证了控制策略的有效性。     

含源配电网的无功电压分段自适应自治控制策略

针对分布式电源(DG)接入配电网产生的电压越限问题,可以利用DG逆变器输出的无功功率为含源配电网提供无功支撑以解决电压越限问题。提出含源配电网的无功电压分段自适应自治控制策略。首先通过采集当前时刻DG并网点电压和并网点处馈线流过的有功功率方向。然后根据采集到的信息动态自适应调整触发电压临界值,触发电压临界值将并网点电压运行值划分为五个区间。其次根据DG并网点电压所处区间使用Q(U)控制策略计算DG无功输出目标值。最后控制DG逆变器输出无功追踪该目标值。将所提方法与不考虑DG无功调控能力方案、基于定参数的Q(U)控制方案进行综合比较,仿真结果表明所提控制策略在解决电压越限问题、抑制电压扰动、提高电压质量等方面均有显著的效果。     

基于一致性理论的微电网快速无功均分控制研究

为了消除分布式电源(distributed generation,DG)大规模接入对大电网的影响,实现多类型能源灵活、高效的应用,微电网应运而生.下垂控制是微电网常用控制方法之一,但该方法仅能实现DG单元的有功功率均分,无功均分误差较大,同时也存在电压偏移和经济运行等问题,具有一定的局限性.本文针对包含多类型DG、储能单元的微电网,提出了基于一致性理论的功率控制策略,包含无功均分和有功优化功能,以此来对各DG单元进行有效的控制.所提策略通过微增率一致控制,实现DG单元经济运行;通过虚拟阻抗控制,保证DG单元无功快速均分;通过电压恢复控制,维持微电网电压额定.所提策略采用稀疏通信网络,建设成本低.最终,通过仿真与实验,分析验证了所提控制策略的有效性.     

面向多分布式电源的微电网分区电压质量控制

电压不平衡和电压暂降是微电网中突出的电压质量问题。针对含单公共连接点(point of common coupling,PCC)和多PCC的微电网,提出一种基于下垂控制的面向多分布式电源(distributed generation,DG)的分区电压质量控制(zonal-voltage quality control,ZVQC)策略,将二次电压控制的思想引入DG的本地控制,不仅改善了微电网正常运行时PCC的电压质量,还可在微电网故障导致电压平衡跌落和不平衡跌落时能够支撑PCC电压并改善其不对称度,实现微电网区域及全网电压质量改善。此外,给出微电网ZVQC的原则,讨论DG附加容量的规划方法,并给出ZVQC的实施方案。最后在PSCAD/EMTDC中建立IEEE P1547.4典型微电网拓扑,仿真验证了所提方案的有效性和可行性。     

高渗透率逆变型分布式发电对 电力系统暂态稳定和电压稳定的影响

为研究大规模逆变型分布式发电对电力系统暂态和电压稳定性的影响,借助PSCAD/EMTDC仿真软件,以一个12母线测试系统为研究对象,建立电力系统和逆变型DG的动态模型。通过暂态仿真和理论分析,重点研究了不同渗透率DG对主同步发电机最大转速偏差和转速偏离频率的影响,分析了不同控制模式的DG在故障前(稳态)、故障期间和故障后对母线电压的影响。研究结果表明:渗透率越高,逆变型DG对系统暂态稳定性的负作用越大,但电压控制的逆变型DG能明显改善系统电压的稳定性。     

基于模糊PI自适应虚拟阻抗的VSG并联控制策略*

针对微电网多VSG并联运行时,各虚拟同步发电机与负荷之间的线路阻抗不一致,导致并联逆变器端口电压不同,进而引发功率环流的问题,提出了一种VSG并联系统控制方法,设计了基于模糊PI控制的自适应虚拟阻抗模块来快速补偿并联逆变器端口电压的差值,从而抑制环流,并实现功率的精确分配,最后通过MATLAB/Simulink仿真实验验证了所提控制策略的有效性。     

基于同步补偿的孤岛微电网无功均分研究

交流微电网孤岛运行时,由于分布式电源(DG)的等效线路阻抗存在差异,导致传统下垂控制无功均分精度较低,进而产生环流问题。为此,提出了一种基于同步补偿的改进下垂控制策略。当DG运行在无功均分模式时,同步补偿下垂特性曲线的参考电压,可以提高无功功率均分的精度。当有DG输出电压降至限定最小值时,各个DG均切换至电压恢复模式,同步恢复电压至参考电压。同时设计控制策略协调无功均分模式和电压恢复模式,使得系统稳定运行,最终实现DG输出的无功功率均分且输出电压在额定值附近。最后设计Matlab仿真和RTDS实验方案,结果验证了所设计的控制策略的有效性,且对通信带宽要求较低,具有较强的鲁棒性,仍保持了微电网各DG的"即插即用"的特点。     

计及分布式微源控制特性的微网无功环流抑制

针对单元输出功率控制(UPC)和馈线潮流控制(FFC)不同控制模式下,微电网分布式微源(DG)之间的有功/无功功率均分控制特性进行了分析。受线路阻抗和本地负荷等的影响,DG因机端输出电压产生误差,进而生成无功环流。针对这一问题,这里提出了一种基于无功闭环控制的DG Q/U下垂特性自适应调节控制方法,根据下垂特性中电压给定参考值与逆变器输出电压的差值自动平移Q/U曲线,有效抑制了DG之间的无功环流。最后,通过搭建3台DG构建的微电网动模实验平台,分别对线路阻抗和本地负荷参数对DG无功均分控制特性影响进行了实验分析,并验证了所提出的无功环流抑制策略的有效性和可行性。     

提高直流微电网动态特性的改进下垂控制策略研究

从理论上分析了功率扰动对输出电压的影响因素,提出一种阻性虚拟阻抗加补偿虚拟阻抗的改进下垂控制策略,阻性虚拟阻抗实现直流微电网稳态时的功率分配,补偿虚拟阻抗提升其动态性能;通过对一个简单的直流微电网进行小信号建模,给出了补偿虚拟阻抗的参数设计过程。仿真和实验结果表明,补偿虚拟阻抗下垂控制策略能够提升母线电压的动态特性,阻尼特性增强。