微电网中双馈感应风力发电系统控制方法研究

提出一种微电网中双馈感应风力发电系统的控制方法。并网运行时双馈感应发电机(DFIG)捕获最大风能,并采用灵敏度分析方法调整输出的无功功率来抵消有功功率变化引起的电压波动;孤岛时DFIG以电压幅值和频率可控的方式运行,并模仿下垂特性直接与其他采取下垂控制的分布式电源配合。仿真结果表明,所提方法能够调节微电网的有功功率平衡,并维持系统的电压稳定,在并网及孤岛运行状态下都能够保持微电网的平稳运行。     

微电网主/从控制策略的分析研究

在考虑微电源类型差异性和负荷分散性的基础上,结合微电源的两种不同运行模式,采用主/从控制策略,即将恒功率控制(PQ控制)和恒压、恒频控制(V/f控制)结合起来对微电网进行控制.在并网模式下,采用PQ控制,实现微电源对参考有功和无功的控制;在孤岛模式下,采用V/f控制,为微电网运行提供稳定的频率支撑.为了验证所设计的主/从控制策略能使微电网可靠运行,对微电网在联网运行模式和孤岛运行模式之间切换,以及孤岛模式下切/增负荷两种运行状况下的运行特性进行分析.通过Matlab仿真,对微电网母线电压、系统频率和功率的变化规律进行分析,证明了本文所设计的主/从控制策略的正确性和可行性.     

基于下垂特性的微电网逆变电源控制方法研究

针对微电网对分布式电源的控制要求,提出了一种基于下垂特性的PQ控制和V/f控制的新型逆变电源控制方法。利用PSIM软件对微电网从联网到孤岛的过渡过程、孤岛到联网的过渡过程以及孤岛运行时切增负荷和电源3种情况下的分布式电源的频率、有功功率、无功功率、电压、电流变化规律进行分析。仿真结果验证了所提出基于下垂特性的PQ控制和V/f控制方法的正确性和有效性。     

基于自适应逆控制的微电网有功频率调节方法

针对微电网孤岛运行时配有储能装置的微电源的运行特性,提出一种基于自适应逆控制的有功频率调节方法。其核心思想在于将微电源有功-频率下垂特性视为受控对象,通过一个权系数可变的数字滤波器建立受控对象的“逆”,并将其作为前置控制器来产生一个有功-频率下垂系数,以控制下垂特性。当微电网内存在不平衡有功功率时,该方法沿均方误差梯度负方向迅速找到最佳下垂系数,完成不平衡有功功率在不同微电源间的动态分配,同时保证微电网频率维持在额定频率。以2台微电源互联系统为例,仿真验证了所提方法的有效性和可行性。     

基于Matlab/Simulink的分布式电源控制方法

分布式电源控制是实现微电网控制及可靠运行的前提。利用Matlab/Simulink仿真环境,根据PQ、V/f、Droop3种典型微电源控制方法的基本原理,建立了仿真模型。在分析原理的基础上,通过仿真算例,验证了各模型的正确性和有效性。仿真结果表明:PQ控制可实现微电源有功和无功功率的指定控制;V/f控制实现了负荷功率变化时不同微电源间变化功率的共享,且在微电网孤岛运行时能为微电网系统提供电压和频率支撑;Droop控制模型能够实现功率共享并保证频率和电压的稳定。所建立的模型可以用于分布式电源并网或接入微电网运行控制问题的研究,具有一定的通用性和拓展性。     

基于先导节点选取下优化下垂控制的孤岛运行微电网负荷功率分配方法

针对传统孤岛运行微电网存在运行不平稳的问题,提出基于先导节点选取下优化下垂控制的孤岛运行微电网负荷功率分配方法。首先通过导纳矩阵对电源端的电阻进行控制,给出各端口的电流及电压,得到先导节点选取矩阵相关的适应度函数,确定孤岛微电网先导节点。在此基础上,对直流电压与输出功率均值和传统下垂控制方法导致的电压跌落进行补偿,优化负荷功率的分配精度。实验结果表明,该方法可使母线电压恢复至平稳运行状态。     

孤岛模式下的微电网频率的协调控制研究

针对由可再生能源发电系统、常规柴油发电机组和蓄电池储能系统组成的微电网,提出了一种适合微电网在孤岛模式运行时的频率协调控制策略。该策略将系统频率的动态调节过程分为动态支持、下垂控制和无差调频3个层次,对各微电源进行分层协调控制。在该控制策略下,当可再生能源发电功率或负荷大幅波动后,首先蓄电池快速地向系统提供动态支持,分担了柴油发电机的电磁功率,从而抑制了频率初期下降或上升的幅值;扰动初期过后,系统稳态频率先后在微电源的下垂控制和无差调频的作用下完成将一次调频和二次调频的任务。利用DIgSILENT/Power Factory仿真软件研究了微电网在有功扰动下的动态运行特性,仿真结果表明了所提出的控制策略可以在微电源有功出力或者负荷需求变化时,有效地协调控制柴油发电机和蓄电池的有功功率输出,提高了微电网在孤岛模式下的频率性能。     

微电网孤岛运行下的频率控制研究

频率控制是孤岛微电网稳定性控制的关键,其本质是功率的平衡和再分配。分析微电网不同分布式电源和负荷的频率特性,详细分析阐述了传统大电网与孤岛微电网频率控制的差异,并基于传统电网的三层调频方式提出了微电网孤岛运行下的频率分层控制方式,最后通过孤岛微电网下的频率调节试验系统来验证分析微电网主电源的频率调节特性。     

低压微电网平滑切换控制策略研究

为了避免微电网并网与孤岛运行模式控制策略的切换,实现微电网并网模式和孤岛模式之间的平滑切换,研究在低压微电网下垂特性的基础上,提出了一种采用外环功率控制和内环电压电流双环控制的三环控制策略,实现并网时基于下垂控制的间接恒功率控制,孤岛时分布式电源自动调节功率输出,并设计了微电网同步并网控制器,有效地减少了微电网过渡过程产生的冲击。仿真结果表明,所提微电网逆变器控制策略运行稳定,运行模式之间能平滑切换。     

微电网基于下垂控制的改进孤岛检测技术研究

由于微电网要求能够在并网和孤岛两种模式下运行,孤岛检测技术必不可少。为此,利用逆变器下垂控制方法中频率和有功的线性关系,在参考功率上添加有功扰动,使逆变器的频率在电网故障时偏离出正常范围,以达到孤岛检测的目的。在此基础上,改进了有功扰动的选取,通过判断频率连续偏移次数来给定相应的有功扰动系数,在系数中引入频率正反馈,加快孤岛检测速度,减少对微电网并网运行时的电能质量的影响。同时,分析微电网结构特点,给出了孤岛检测算法在其中的应用方案。通过仿真,证明了孤岛检测算法用于微电网的有效性。     

超导储能装置在微网的布局研究

研究了微网内超导储能装置安装地点的选取,从而有效地降低了有功功率网损。根据旋转坐标系下变流器的数学模型,通过变流器的输出电压在d-q轴分量的解耦,实现有功功率、无功功率的独立调节。以微网有功损耗为目标函数,分别建立基于灵敏度分析和遗传算法确定超导储能装置安装位置的数学模型。仿真结果表明,两种方法对于减少网络有功损耗都有显著的改善作用。     

风光储微电网并网联络线功率控制策略

主动配电网环境下,将发电具有间歇性和随机性特点的小风电、光伏发电与蓄电池组成微电网,协调控制其内的多个可再生发电单元使其成为发电功率分时恒定的发电单元或者负荷,既方便配电网对微电网群的调度和管理,又能促进分布式可再生能源的安全消纳。在综合考虑风光储微电网风速曲线和光照条件瞬时变化且储能容量配置较小等实际情况下,提出一种分层协调控制策略。首先根据每时段风速及光照强度预测信息给出了联络线分时交换功率的计算方法,上层中心控制器将该联络线交换功率参考值与上级主动配电网调度中心通信,制定分时联络线交换功率。上层中心控制器并依据此分时功率需求实现系统运行模式的选择及切换以及底层控制器的选择和管理。该分层控制策略实现了运行状态的无缝转换,保证了风光储微电网按照联络线交换功率需求输出,即联络线功率分时恒定。当微电网内风电和光伏输出的瞬时功率之和与联络线交换功率需求相差较大时,微电网内可能会出现部分弃风弃光。该文建立了风光储微电网仿真系统,仿真结果验证了所提策略的正确性与有效性。     

低电压微电网虚拟坐标变换下垂控制策略

为提高低电压(Low Voltage,LV)微电网处于模式切换过程和孤网模式时负荷功率的稳定性,提出采用虚拟坐标变换下垂控制策略,以解决LV微电网采用传统下垂控制策略导致的分布式电源变流器输出有功功率和无功功率耦合性问题。利用有功功率和无功功率进行虚拟坐标变换与传统下垂控制策略相结合,在LV微电网模式切换过程和孤网模式时,采用传统下垂控制策略对变流器输出功率进行控制,然后对虚拟有功功率和虚拟无功功率进行虚拟坐标逆变换,完成对有功功率和无功功率解耦,进而可以满足负荷功率需求同时优化负荷电能质量。通过仿真,验证此控制策略的正确性和有效性。     

基于强化学习的孤岛微电网多源协调频率控制方法

为了提升孤岛微电网频率抗干扰性,提出一种基于强化学习的孤岛微电网多源协调频率控制方法。针对微电网频率偏差进行Q学习,动态调节多个分布式电源的下垂控制参数以改变其输出功率,实现微电网内多源协调有功频率控制。首先,介绍了Q学习算法的基本原理;其次,提出基于Q学习的频率恢复控制方法,并设计基于Q学习算法的控制器,利用Q学习算法动态修正下垂参数,协调微电网多个分布式电源进行频率恢复控制;最后,利用MATLAB建立典型微电网仿真模型,并基于S-function自定义建立强化学习控制器,从Q学习训练过程、频率控制响应特性多个方面验证了所提方法的有效性和适应性。     

计及可再生能源不确定性的孤岛微电网概率潮流计算

随着具有不确定性的可再生能源接入孤岛微电网的比例不断提高,传统确定性条件下孤岛微电网的潮流计算受到挑战。基于有功功率—频率/无功功率—电压(P-f/Q-U)控制和有功功率—电压/无功功率—频率(P-U/Q-f)控制两种下垂控制策略,在计及可再生能源的不确定性时,建立了综合控制下孤岛交流微电网的概率潮流计算模型,并提出了一种改进的三步LevenbergMarquardt(MTLM)算法对潮流方程进行求解。采用基于Sobol序列的拟蒙特卡洛模拟获得具有随机性的可再生能源出力和负荷的样本,进而对38节点孤岛交流微电网进行概率潮流计算,通过对比验证了MTLM算法的快速收敛性和鲁棒性,研究了不同下垂控制策略下系统频率和电压的概率分布情况,分析了具有随机性的高比例可再生能源接入对孤岛微电网的影响。     

用于微电网孤岛运行的逆变电源控制方法

阐述了微电网孤岛运行时对逆变电源的要求,提出了一种基于同步发电机数学模型的逆变电源控制策略,并借鉴传统电力系统中频率及电压幅值控制方法,设计了微网系统的功率平衡及频率幅值控制方法.文中采用一次调频和二次调频实现负荷有功功率变化时所有微源间变化功率的合理分配,维持系统频率的稳定;电压调节器通过调节励磁电压,维持输出电压的...     

独立运行微电网平抑有功差额波动研究

独立运行的微电网中,由于负荷峰谷差特性以及分布式电源的存在,一天中的有功功率差额存在较大的波动性．不利于后备电源的稳定经济运行。通过配置合理的储能装置,采取有效的充放电策略,后备电源在出力平稳的前提下。微电网频率能保持在规定范围之内。以此为目标,建立了独立运行微电网有功功率差额波动最小的数学模型,充分考虑储能装置的荷电状态（SOQ、充放电效率及循环控制等因素。采用动态规划算法求解,并通过仿真算例分析,验证了所建聿莩刑拍有数性以及动态规划算法的适用性。     

低压微电网模式自适应控制策略设计

针对微电网模式切换时控制策略的变化问题,提出了一种基于虚拟同步发电机模型的模式自适应微电网控制策略,适用于微电网两种运行状态。增加了模拟低通滤波器模块和无功功率积分控制模块,满足了分布式电源在微电网两种运行状态下的运行要求。以功角,电角速度和有功功率为控制变量设计了稳定控制器,使微电网在受到负荷突变和状态转换扰动情况下仍能稳定运行。仿真和硬件实验表明该方法不仅确保了运行模式间的平滑转换,还能有效改善孤岛状态下微电网受到扰动时的频率调节效果,降低因微电网模式转换对微电网带来的冲击,有利于微电网的运行稳定。     

风储交流微电网自动功率平衡控制策略

风储交流微电网主要包含风力发电设备、储能系统和交流负荷。在风储微电网中,需要建立发电、储能和负荷间的协同功率调控机制,以确保风能得以高效利用;同时尽可能避免储能系统发生过度充电与放电。为此,提出了一种适用于风储交流微电网在离网运行模式下的自动功率平衡控制策略。在负荷轻载下,通过储能系统主动改变微电网频率,由风机主动降功率,放弃部分风能,使得电池不易过度充电;在负荷重载下,微电网频率主动上升,主动切除部分负荷,使得电池不易过度放电。暂态数值仿真说明了该控制策略可实现交流微电网的功率自动平衡,同时有效避免了储能系统的过度充电与放电。     

基于电力弹簧的微电网分布式发电协同控制

针对微电网运行时的电压和频率波动问题,建立了基于电力弹簧的分布式发电协同控制方法,以保证微电网的稳定运行。首先,基于电力弹簧的基本原理建立功率控制模型,利用电力弹簧的相位和幅值同时可控的特点,分析电力弹簧的四象限特性;在此基础上,设计了电力弹簧有功/无功协同控制方法,基于离散一致性算法,提出一种电力弹簧接入微电网的分布式发电协同控制策略;最后,通过MATLAB/Simulink仿真验证了微电网中发生电压突变、分布式发电功率突变以及负载功率突变3种情况下该控制策略的有效性,对比分析有无电力弹簧接入下系统电压和频率波动情况。实验证明:电力弹簧可以通过同时进行有功/无功补偿来有效解决微电网中分布式电源和负载变化引起的电压、频率波动,保证微电网的稳定运行。