基于 VSG的无PLL光储并网预同步控制策略

针对光储虚拟同步发电机 (VirtualSynchronousGenerator,VSG)微网系统在含锁相环模块的传统预同步控制方式下,其离/并网过程中容易出现电压电流畸变,导致系统不能平滑切换等问题,提出了一种基于相角补偿的无锁相环 (PLL)的 VSG离/并网预同步控制策略,利用 VSG可自动生成相位参考的特性,对电网电压的相位和幅值进行同步追踪来抑制冲击电流,实现频率、电压调节.该预同步策略不但简化了并网预同步控制过程,还可避免因锁相环精度和响应速度的影响而引起的并网逆变器Ｇ电网交互系统的稳定性问题,并保证系统的离/并网平滑快速切换.最后仿真验证了该预同步策略的有效性。     

光氢储并网控制策略

光伏发电的间歇性、随机性以及波动性一直是制约其大规模发展的主要原因之一。该文提出了基于氢储能装置的混合并网发电系统及其控制策略。混合系统中,氢储能装置主要元件包括电解槽、储氢罐和质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell,PEMFC)等,各单元通过功率变换器汇集到直流母线,最后经由逆变器与交流电网相连。考虑到储氢罐压力上下限约束及燃料电池和电解槽自身额定出力的限制,同时引入功率密度高的超级电容器作为备用以确保连续可靠供电以及对太阳能资源的最大利用。在满足各元件约束条件以及氢储能装置启动优先级高于超级电容器的前提下,提出了6种运行状态下的功率协调控制策略。通过仿真分析,验证了该协调控制策略的有效性。     

分布式光储微电网系统并网控制策略研究

分布式光储微电网系统有效整合了分布式光伏电源和储能单元,有效改善了分布式光伏电源接入配电网产生的电能质量问题。分析了微电网的研究现状,给出了分布式微电网系统拓扑结构,并对分布式光伏电源和储能单元的特性进行了分析。针对分布式光伏微电网系统,研究了底层装置在并网模式下的控制策略,并在Matlab/ Simulink环境下搭建仿真模型,验证了底层控制策略的可行性。研究了以削峰填谷为目标的基于模糊算法的能量管理策略,根据当前所处的用电时段以及储能的SOC水平,确定能量控制策略,使光储微电网系统的运行成本最低。通过Matlab算例验证了该控制策略的有效性。     

基于协同自适应控制的光储VSG运行控制研究

针对传统虚拟同步发电机(VSG)控制策略缺乏虚拟转动惯量和阻尼系数动态调节特性的缺点,提出一种指数型转动惯量和阻尼系数协同自适应控制策略。该策略可在VSG角速度变化率和偏离量较大时对虚拟惯量和阻尼系数进行在线调整,优化VSG转动惯量和系统阻尼动态调节特性,减少系统的超调量σ%,且缩短调节时间。首先给出VSG的并网结构、工作原理。然后建立光储VSG模型,在控制环节引入所提自适应控制策略,并分析负载突变情况下转动惯量和阻尼系数对功率、频率稳定性的影响。最后,通过仿真验证了所提策略的有效性。     

光储一体化变流器并网/离网切换控制技术研究

针对光伏发电系统和储能系统组成的一体化变流器在并网工作模式与离网工作模式相互切换时采用不同控制策略存在电压畸变和电流冲击的问题,提出基于比例-比例积分(P-PI)的改进下垂控制策略,统一并网/离网控制策略,并在下垂系数中增加积分环节,利用积分环节改善变流器由并网模式切换到离网模式时的稳定性.优化相位修正算法和电压、频率...     

光储联合发电系统建模及并网控制

大型光伏系统并网具有随机性强、波动幅度大以及电能质量不稳定等问题。建立了光储联合并网发电系统动态模型,提出了改善暂态电压稳定性和平抑功率波动联合发电控制策略。光伏单元采用了基于功率变化率最大功率控制算法及其定有功、无功双环解耦控制策略;储能单元利用电压和频率的设定值同测量值比较,从而得到功率控制参考值,通过对功率以及电流环的解耦控制实现同步并网。仿真验证了模型及其协调控制策略的有效性。     

基于有功微分补偿与虚拟惯量自适应的光储VSG控制策略

针对传统光储虚拟同步发电机(virtual synchronous generator, VSG)存在并网有功稳态偏差与系统动态振荡难以兼顾的问题,提出一种基于有功微分补偿(active power differential compensation, APDC)与虚拟惯量自适应的光储VSG控制策略。首先,建立了基于APDC算法的光储VSG并网有功闭环小信号模型,并通过极点分布图与伯德图的分析,讨论了APDC算法对系统暂态振荡与有功稳态偏差的抑制效果,给出了相关系数的整定方法。然后,为改善频率响应并避免有功超调量的增加,设计了一种基于APDC算法的改进型虚拟惯量自适应策略,同时给出其参数的取值范围。最后,实验结果表明,所提策略能消除VSG并网有功的动态振荡与稳态偏差,具有更小的频率偏差与频率变化率。     

光储VSG“源-网”自适应控制策略

针对光伏微电网扰动情况下动态性能和抗扰能力差的问题,提出一种“源-网”自适应控制策略。该策略基于“源-网”友好互动模式分析,在常规虚拟同步机(VSG)控制基础上,引入前馈解耦控制抵消线路功率耦合,解决了常规控制中功率交互影响加剧振荡的问题;应用模糊控制器实时调整虚拟参量,提升外部扰动下微网系统的自主调节性能。仿真和实验结果表明,所提方法将功率超调量和调节时间分别降低了83%和75%,将并网点电流畸变率和频率波动范围分别降低了3.42%和0.12 Hz,具有更好的系统动态性能和稳定性。     

光储微电网并网模式协调控制策略

为了有效抑制光伏输出的随机性、间歇性对大电网所产生的不利影响,提高光伏并网的友好性,深入研究了光伏-储能微电网系统在并网运行模式下的协调控制框架及相应的控制策略。通过对光伏-储能微电网系统中的功率变换器的恒功率控制和直流母线电压无静差跟踪控制策略进行协调、整合,在确保光伏-储能微电网系统向大电网提供所需的有功和无功功率的同时,有效维持了微电网系统的稳定运行。通过Matlab/Simulink平台开展了仿真研究,仿真结果验证了各控制策略的有效性。     

基于VSG的并网变流器LADRC策略研究

针对复杂工作环境下并网变流器容易受到外界干扰,传统控制策略控制效果不理想的问题,提出了一种基于虚拟同步发电机(Virtual Synchronous Generator, VSG)的并网变流器线性自抗扰控制(Linear Active Disturbance Rejection Controller, LADRC)策略。建立了三相并网变流器的数学模型,分析了VSG控制的基本原理;根据并网变流器详细建模设计了双闭环LADRC控制器;通过MATLAB/Simulink仿真,对基于VSG的PI控制和基于VSG的LADRC控制在改变有功功率和改变网侧电压的工况下变流器运行情况进行了对比分析。仿真结果表明,基于VSG的LADRC略鲁棒性更好、抗干扰性更强。     

基于直流侧带储能单元的光储并网协调控制

光伏发电作为可再生能源之一,易受自然环境变化的影响,其输出功率具有明显的随机性和间歇性,需要加入储能系统储存能量或提供短时能量补给,减小光伏发电的功率波动对电网的冲击。提出了一种新型光储并网结构,即在直流侧加入储能系统,利用其快速充放电特性抑制直流侧电压的波动,从而达到抑制功率波动的目的。在Matlab/Simulink仿真环境中建立了整个系统的仿真模型,验证了该方案的有效性和正确性。     

光储系统并网动态容量规划及运行优化研究

针对电网中光储系统的容量规划问题,提出了一种考虑电网常规机组运行特性的光储系统并网动态容量规划模型。采用双层模型方法,上层规划以项目投资期间的光储系统、电网常规机组总成本为目标,通过灰狼算法求解,得到光储系统容量配置方案,作为下层模型的输入;下层优化以光储并网后的日运行成本最低为目标,通过MATLAB调用Cplex的分支定界算法求解,得到光伏、蓄电池、电网常规机组调度方案,作为上层模型的输入。上下层循环迭代,直至满足收敛条件,实现光储系统容量的动态规划。最后通过具体算例验证了模型的合理性。算例仿真结果表明,该方法兼顾了电网常规机组能耗,得到了经济性最优的光储系统容量配置方案以及光储并网运行调度策略,从而降低电网的发电成本,提升环境效益。     

基于VSG技术的风—光—储系统自适应调频控制策略研究

“双碳”目标的实施和新型电力系统的建设极大推动了可再生能源并网发电进程,电力系统的结构也因此发生巨大改变。由于可再生电源无法参与电网的惯性和阻尼调节过程,并网后极易造成电网频率失调、负载功率失稳现象。因此,文中提出一种基于虚拟同步机（virtual synchronous generator,VSG）技术的风—光—储系统自适应调频控制策略。首先,在风—光—储VSG系统结构基础上建立数学模型,并分析VSG技术调频特性;然后,综合考虑风电、光伏发电曲线,依托储能系统数学模型提出基于模糊控制的虚拟阻尼和虚拟惯量的自适应调频控制策略;最终,基于风—光—储微电网模型开展仿真验证,分析可知,采用文中控制策略可在大幅降低风、光电源侧及负荷侧波动所引起的频率波动过程基础上缩短响应时间,并提高电网输出功率稳定性。     

光储联合并网系统建模与低压耐受能力的研究

为了解决光伏系统随机性强,且故障情况下低压耐受能力差、直流母线过电压、光伏发电效率低等问题,将储能技术引入光伏系统,形成了光储联合并网系统。对光储联合并网系统进行了建模,提出了基于改进的最大功率跟踪技术和有功无功解耦控制的光伏并网模型,并对传统的铅酸蓄电池三阶动态模型进行了简化。在Pscad/Emtdc平台中建立光储联合并网系统的仿真模型,验证了该模型的正确性,在此基础上分析了不同储能容量配置对光伏并网低压耐受能力的影响。仿真结果表明,采用合理的储能配置能够有效提高光伏系统的低压耐受能力。     

基于VSG并网逆变器的模糊滑模控制策略研究

为改善微网逆变器性能,提出基于虚拟同步发电机（VSG）技术的模糊滑模控制（FSMC）策略。在上层控制中,采用VSG技术为底层控制提供参考电压,并为系统提供必要的惯性和阻尼;在底层控制中,采用滑模变结构控制（SMC）算法提高系统的鲁棒性和动态性,根据输出电压与参考电压的差值构成三阶滑模面,控制部分采用等效控制和切换控制;为减弱滑模变结构控制带来的“抖振”,在切换增益环节采用模糊控制算法。最后,MATLAB/Simulink仿真结果验证了所提控制策略的正确性和有效性。     

考虑功率最大输出与储能协调的光储VSG控制策略

在传统虚拟同步发电机(virtual synchronous generator, VSG)控制的光储系统中,电池通过频繁充放电处理波动的光伏功率,易出现早衰问题。为优化电池运行,提出一种考虑功率最大输出与储能协调的光储VSG控制策略。首先,建立输出频率与直流侧电容电压偏差的比例关系,实现光伏功率的最大输出与VSG的惯性支撑。其次,利用下垂特性控制电池功率输出,在实现系统一次调频功能的基础上提升电池能量管理的灵活度。然后,设计一种稳定直流侧电压的分段控制方案,确保系统正常工作时直流侧电压在合理范围之内。最后,通过仿真实验验证所提方法不仅保留了VSG的惯性支撑和一次调频功能,还实现了光伏功率的最大输出,减少了对电池的依赖。     

基于VSG的储能系统并网逆变器建模与参数整定方法

从并网逆变器主电路和同步发电机等效电路的对应关系出发,提出模拟同步发电机转子的运动方程、有功-频率下垂特性与无功-电压下垂特性的虚拟同步发电机(VSG)外环控制策略。引入虚拟阻抗模拟同步发电机定子电气方程的电压环,和基于准比例谐振控制器的电流环共同构成应用于储能系统并网逆变器的VSG控制策略。建立应用于储能系统并网逆变器的VSG动态小信号模型,分析其参与电网需求响应的机理。推导得出VSG参与电网调压/调频需求响应的动态模型,为研究电网电压/频率波动时VSG无功/有功输出特性提供依据;进而在保证有功环、无功环的稳定性与调压/调频动态性能的条件下,总结得到VSG关键参数的整定方法。最后通过仿真与实验验证了所提VSG参与电网调压/调频动态模型的正确性与参数整定方法的有效性。     

三相光储发电系统并网电压穿越控制策略及其仿真分析

为了提高逆变器电压控制精度,提出了一种三相光储发电系统并网电压穿越控制策略,并通过仿真测试分析了配电网正常工作状态下系统的控制方案。研究结果表明:储能系统需要根据光伏发电单元的功率变化对直流母线功率进行调整,由此实现整个发电系统保持恒定的输出功率状态。光伏系统输出功率达到0.4 s时从9.2 kW减小为5.3 kW,并在0.8 s时恢复正常光强,这时光伏输出功率也重新变为9.2 kW。锂电池保持恒定的SOC值,在光强减小到600 W/m~2时,形成了比并网功率更低的输出功率,引起直流母线出现功率波动的情况。通过储能单元来实现恒定的直流母线功率,并网电流与直流母线电压都处于稳定的状态。