交直流混合微电网潮流控制器功能规范研究

交直流混合微电网是交流微电网与直流微电网的有机融合体,兼具交流微电网和直流微电网的优点,并为解决高密度分布式发电接入配电网的有效途径,交直流混合微电网潮流控制器(hybrid microgrid flow conditioner,HMFC)是其中的关键设备,用于连接交直流混合微电网的交流母线和直流母线,实现交流微电网和直流微电网的电能双向变换与潮流控制。该文分析了交直流混合微电网的运行特征,明确了交直流混合微电网体系结构,提出并网和离网2种模式下HMFC以不同母线占优运行的功能规范,并采用DIgSILENT/Power Factory仿真验证其功能的稳定性。     

交直流微电网互联变流器控制策略

交直流混合微电网是未来智能电网的重要组成部分,文中给出了交直流混合微电网的典型拓扑和4种运行模式,并对每种运行模式的功率平衡关系进行了详细分析。针对低压交直流微电网中阻抗比通常较大的特点,设计了适合低压微电网的电压—有功功率控制策略。对交直流混合微电网中互联变流器的功率传输关系和控制作用进行了深入分析,提出了适用于交流微电网和直流微电网之间互联的新型控制策略。根据互联变流器直流侧电容在功率交换中的作用,推导了传输功率与两侧电压之间的函数关系。在PSCAD/EMTDC仿真平台上进行了仿真分析,结果表明,在混合微电网脱离大电网的情况下,互联变流器能够很好地维持交直流两侧功率平衡,保证了交直流两侧电压质量。     

基于主从控制的交直流混合微电网多模式运行与切换策略

随着直流用电设备的逐步增加,交直流混合微电网成了新的发展趋势。本文在分析交直流混合微电网的典型结构和基本运行方式的基础上,基于某实际交直流混合微电网的抽象模型提出了基于主从控制的包含交直流联合并网、交流并网直流离网、交直流联合离网、交直流独立离网等4种子模式的多模式运行方法,并研究了多模式间的切换控制策略。实验结果证明了所提方法的有效性。     

交直流混合微电网直流母线电压稳定控制技术

交直流混合微电网的直流母线电压的稳定控制对整个交直流混合微电网系统十分重要。针对交直流混合微电网中直流母线电压控制方式,提出一种实用、高效的交直流混合微电网直流母线电压自主偏差控制方法。在并网模式下,采用具有空闲模式下的直流母线电压下垂稳定控制方法,通过AC/DC变换器实现直流母线电压的稳定控制,避免了AC/DC变换器的频繁充放电操作;离网模式下,直流母线电压的稳定控制由接储能侧的DC/DC变换器控制。为了保证系统离网模式下可靠运行,直流母线侧可以接多路DC/DC储能类蓄电池,通过自主稳定控制既提高了分布式能源的利用率,又提高了空闲模式下电力电子设备的使用寿命。经试验验证,该方法具有很好的控制效果,为交直流混合微电网的发展提供了技术基础支撑。     

多互联变流器并列运行的交直流混合微电网功率分层控制

针对多互联变流器并列运行的交直流混合微电网,分析了其运行特性与功率平衡关系.提出了交直流混合微电网功率分层控制。为保证子网间的功率平衡及电能质量,建立了直流电压、交流频率与子网间交换功率的数学联系,并将工作区间分段,避免互联变流器的频繁动作;为实现交换功率在互联变流器间的最优分配.以多个互联变流器综合传输效率最大化为优化目标.进行功率的协调分配。PSCAD/EMTDC仿真结果表明.在并网和离网2种运行模式下,交直流子网功率交换层都能够快速地调节直流微网与交流徽网之间的交换功率.互联变流器功率协调层都能够准确地进行功率分配,验证了分层控制策略的可行性。     

交直流混合微电网中AC/DC双向功率变流器的新控制策略

交直流混合微电网中的AC/DC双向变流器,对系统的稳定运行和功率的协调分配有着重要作用。为了使直流微电网部分作为一个电压功率可控的单元接入交流母线,提出了一种新的AC/DC双向变流器控制策略,用于平衡交直流微电网间的功率流动并提高系统联网和孤岛运行的稳定性及可控性。在联网模式时,新方法基于dq坐标系,通过直流侧电压外环给定内环直轴电流参考值,进而控制功率流动和联网运行。孤岛模式时,新方法以交直流母线的电压差值作为外环,控制功率在交直流母线间的流动,使其互为支撑,提高系统稳定性。与传统的并网控制不同,新方法     

交直流混合微电网中互联变流器功率控制

针对交直流混合微电网,分析了各子网的下垂特性以及并网和离网2种运行模式下的功率平衡关系。为避免互联变流器频繁动作,提高系统电能质量,提出了一种基于单位化处理的交直流混合微电网下垂控制方法,并设计了误差动作阈值,推导了误差与交换功率之间的数学关系,实现了互联变流器的分区段控制。在PSCAD/EMTDC搭建了交直流混合微电网仿真模型对控制策略进行仿真,结果表明,在并网和离网2种运行模式下,互联变流器在相应区间都能准确、快速地调节直流微电网与交流微电网之间的交换功率,实现交直流混合微电网的稳定运行,验证了控制策略的可行性。     

基于HMFC的交直流混合微电网控制策略研究

混合微电网潮流控制器(hybrid microgrid flow controller,HMFC)作为交直流混合微电网中的接口变换器,其控制策略的优劣直接影响整个交直流混合微电网能否安全稳定运行。文章提出一种同时存在交直流大电网的新型交直流混合微电网结构,同时为了使在交流大电网断开时交直流混合微电网能够安全稳定运行,提出一种适用于该种情况下的HMFC控制策略,并分析了不同交流负荷投切、不同交流光伏出力转换以及不同交流储能充放电转换下HMFC对交流母线电压及交流母线频率的稳定能力。通过所搭建的仿真实验模型,对不同情况下的交直流微电网运行情况进行了仿真实验。结果表明,所提出的HMFC控制策略能够良好地稳定交流母线电压及交流母线频率,且有较高的响应速度。     

新型交直流混合微电网拓扑及其可靠性分析

交直流混合微电网综合了交流微电网和直流微电网的优点,是未来智能电网的发展趋势之一,而拓扑结构和可靠性研究是交直流混合微电网发展的基础。参考现有微电网拓扑结构,结合交直流混合微电网的构成和运行方式,提出了3类新型交直流混合微电网拓扑,分别是一对多型(一个交流微电网与多个直流微电网)、多对一型和多对多型,根据3类拓扑自身的特点,指出了各自的适用场景;基于配电网可靠性分析方法,考虑分布式电源接入和微电网孤岛运行,提出了交直流混合微电网的可靠性计算方法;通过算例,对比和分析了提出的3类新型交直流混合微电网拓扑的可靠性。     

交直流混合微电网储能DC/DC及接口换流器协调控制

针对交直流混合微电网,提出一种接口换流器与直流侧电网储能DC/DC换流器的协调控制策略。不管系统工作在何种状态,储能DC/DC换流器始终进行电压控制以实现直流侧电压的零偏差,而接口换流器通过检测交直流混合微电网状态调节自身工作方式,实现微电网系统在并网及孤网模式下的稳定运行和2种模式稳定、快速的切换。通过计算机软件仿真及物理实验的验证,可以证明这种控制策略可以实现交直流混合微电网直流侧电压在孤网状态下的零偏差,并且运行与模式切换的稳定性良好。     

并网模式下交直流混合微电网的优化调度研究

交直流混合微电网通过双向AC/DC功率变换器将交流微电网和直流微电网互联,其优化调度不同于传统微电网。研究以微网系统综合经济成本最优为目标,以系统可靠性为约束条件,建立了微网内各可控单元的优化调度模型。采用改进的萤火虫算法进行优化求解,得到并网模式下交直流混合微电网的优化调度结果及综合运行成本,并与传统交流微电网和直流微电网进行了对比分析。结果表明,交直流混合微电网能够有效降低系统综合运行成本,提高清洁能源利用率。     

交直流混合微电网协同控制策略

为了保障交直流混合微电网供电可靠性与运行稳定性,基于改进直流母线分层思想,提出了一种综合协同控制的能量管理策略。根据直流侧直流母线电压变化,分别设计了并网和孤岛工况下微电网内微源的协同控制策略,其为无需通信线的分散控制,协调对光伏电池、储能电池、交直流接口变流器、直流负荷、交流负荷与大电网之间的控制。所提策略保障了分布式微源发电的充分利用与计划重要负荷的持续稳定供电,优化了储能电池能量利用。分析了微电网内控制器设计与微源能量分配方法。设计搭建了交直流混合微电网实验平台,实验验证了该协同控制的能量管理策略的可行性与正确性。     

交直流混合微电网中双向变换器改进下垂控制研究

提出1种利用直流侧功率量进行控制的交直流混合微电网双向变换器改进下垂控制策略,该控制策略能在整流、逆变、空闲模式自主平滑切换。改进下垂控制策略满足孤岛和并网2种运行模式,省去了多种控制策略切换。利用直流侧功率量控制避免了归一化运算,减少了由于直流母线电压和交流频率小范围波动引起的电力电子器件频繁动作。仿真结果表明,该控制策略可将直流母线电压和交流频率维持在额定值附近,保证交直流混合微电网稳定运行,提高系统可靠性。     

交直流混合微电网接口变换器双向下垂控制

交直流混合微电网中的接口变换器对于系统的稳定运行和功率的协调分配有着重要的作用。提出了一种接口变换器的双向下垂控制方法,分别采用变换器两侧的交流母线频率和直流母线电压对交流、直流微电网的电能需求程度进行衡量,确定变换器传输功率的大小与方向。控制架构中包括直流电压-有功功率和交流频率-有功功率两个下垂环节,并将二者输出之差作为接口变换器的功率参考值。同时,为了减缓下垂控制导致的电压或频率的跌落,在下垂控制基础上设计了恢复控制策略,以提高交直流混合微电网的电能质量和可靠性。这种双向下垂控制可以更精确地协调交流与直流微电网之间的能量传输,实现分布式能源的充分利用。利用DigSILENT软件搭建系统仿真模型,验证了控制方法的正确性。     

多子微电网型交直流混合配电系统灵活功率控制与电压抑制策略

为了解决多子微电网型交直流混合配电系统功率分配以及交流子微电网母线电压偏差大的问题,提出一种灵活功率控制与电压抑制策略.首先分别推导了单个交流子微电网频率、直流子微电网电压与公共直流母线电压的关系,然后分析多个交直流子微电网之间的频率与电压关系,并利用此关系对交直流子微电网中储能单元的下垂控制进行改进,实现整个系统的功率互助及分配.另外,对双向AC/DC变换器电流内环控制进行改进,利用扩张状态观测器对扰动电流进行跟踪,并将跟踪得到的扰动电流引入双向AC/DC变换器电流内环中进行补偿消除,以抑制交流子微电网的电压波动.最后,在MATLAB/Simulink仿真平台中建立多子微电网型交直流混合配电系统模型,仿真结果表明所提控制方法可以实现交直流混合配电系统中子微电网间的功率互助,较好地维持交流子微电网母线电压和频率、直流子微电网电压与公共直流母线电压的稳定.     

孤岛运行交直流混合微电网的潮流计算

交直流混合微电网包含交流子系统、直流子系统及连接2种子系统的互连变换器(interlinking converter,ILC)。针对下垂协调控制策略下孤岛运行交直流混合微电网的潮流计算,提出基于带新型线性搜索三步LM(three-steps Levenberg Marquardt algorithm with a new line search,NTLM)算法的交替迭代方法。首先分析ILC装置的控制方法,建立其节点潮流模型;结合提出的3种直流节点类型和4种交流节点类型,建立交、直流子系统的统一潮流模型。然后提出NTLM算法求解统一潮流模型,在此基础上,进行交、直流子系统交替迭代潮流计算,得到交直流混合微电网的潮流解。最后,通过改造的孤岛运行交直流混合微电网系统的仿真算例,验证所提方法的正确性和有效性。     

交直流混合微电网系统设计与控制架构分析

微电网是实现大规模分布式电源接入配电网的重要技术途径和手段,其中交直流混合微电网综合了交流微电网和直流微电网各自的优势,已经成为微电网技术发展的重要方向。以国家863项目示范工程"交直流混联微电网上虞示范站"为背景,从拓扑结构设计、关键研发设备和分层控制架构等方面介绍其主要技术特征。重点阐述了该交直流混合微电网的协调控制策略,包括四种运行模式和八种模式切换流程,并结合实际运行结果进行验证。运行实践表明,示范工程能够显著提高负荷的供电可靠性,促进高比例分布式电源就地消纳,对未来交直流混合微电网技术的发展具有一定指导意义。     

交直流混合微电网运行控制策略研究

为解决交直流混合微电网中功率波动、交直流系统之间功率平衡、直流侧源荷比相对较大光伏利用率不高的问题,研究了交直流混合微电网并网运行时,在蓄电池的平抑作用下,直流侧光伏发电以恒定的功率通过交流侧并入大电网,提高直流侧光伏利用率。孤岛运行时,蓄电池作为平衡节点,和双向AC/DC变换器一起维持整个系统的电压、频率稳定,并实现交、直流系统之间功率平衡的控制方案。最后利用PSCAD/EMTDC软件对系统功率波动、并网运行向非计划孤岛运行切换、孤岛运行向并网运行切换进行了仿真验证,运行结果表明该控制方案能有效平抑系统功率波动,维持交直流混合微电网稳定运行。     

基于虚拟同步发电机的微电网电能质量控制

交直流混合微电网(HMG)因兼顾了交流微电网和直流微电网的优点,得到越来越广泛的研究和应用,其中连接2个子网间的互联变流器(ILC)是维持交直流HMG稳定运行的关键。针对现有交直流HMG电能质量的研究,其交流子网频率和直流子网母线电压通常偏离额定值,属于有差调节。基于此,提出了一种基于虚拟同步发电机(VSG)的ILC控制策略,该策略不仅能使交直流HMG在并网运行和离网运行两种模式下的交流频率和直流母线电压始终维持在额定值,同时还能平滑交直流HMG中各单元的输出。最后搭建实验样机验证了所提策略的有效性。     

孤岛交直流混合微电网功率互助策略

交直流混合微电网可以通过交、直流子微网之间的互助互济来有效协调混合微网系统功率的分配,并提高系统平抑功率波动的能力。为实现交、直流子微网之间合理互助互济,提出了一种孤岛交直流混合微电网功率互助策略。首先,为了避免互联变流器频繁动作带来功率损耗,提出了分层控制策略,该策略将系统运行模式分为功率自治模式与功率互助模式,并对运行模式的切换条件进行了合理设计;其次,提出了基于子微网自身条件以及蓄电池荷电状态(state of charge, SOC)的功率互助目标,并设计了基于交流频率和直流电压反馈的功率协同控制算法以实现功率互助目标。最后,在PSCAD/EMTDC中搭建了仿真模型,仿真结果表明,利用所提互助策略,交、直流子微网能够根据自身条件承担系统功率波动并维持蓄电池处于合理的荷电状态。