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。     

使用电压-相角下垂控制的微电网控制策略设计

根据微电网的特点,对微电网2种运行模式采取的不同控制策略进行设计。微电网孤岛运行时,分布式发电单元采用电压源逆变器控制,使用电压—相角下垂控制实现按预定比例分配负荷功率,该下垂控制较电压—频率下垂控制可以提供更好的频率支撑。微电网并网运行时,分布式发电单元采用PQ控制,按照功率设定值输出功率。通过设计对应电压—相角下垂控制的同步控制器实现了微电网运行模式的无缝转换。利用MATLAB/Simulink对微电网运行模式转换和微电网孤岛运行时使用的2种下垂控制进行对比仿真分析,验证了电压—相角下垂控制策略的可行性和有效性。     

基于对等控制策略的微电网运行

为减小微电网对通信系统的依赖性,实现分布式电源和负荷的即插即用,结合微电网不同运行模式,研究了微电网对等控制策略。在对等控制策略中,分布式电源采用下垂控制,调节分布式电源的输出电压和频率;下垂控制器中的P-f和Q-U具有线性的下垂特性。建立了对等控制策略下的微电网运行模型,分析了并网和孤岛运行模式之间切换、孤岛模式下切/增负荷及孤岛模式下切/增微电源三种运行状况下的微电网运行特性,基于Matlab/Simulink仿真结果,研究了微电网母线电压、DG频率和功率的变化规律,验证了控制策略的正确性和可行性。     

自适应高通滤波下垂控制的孤岛直流微电网功率分配控制

直流微电网孤岛运行时,由于不匹配线路阻抗及本地负荷因素的影响,传统“电压-功率”下垂控制难以使得各分布式电源按照下垂系数精确分配负荷功率。提出了一种基于自适应高通滤波下垂控制的孤岛直流微电网功率分配控制策略。通过在分布式电源下垂控制中引入采样保持器,根据采样保持器输出结果不断自适应地修改下垂系数,进而减小分布式电源实际输出功率与期望输出功率的偏差,同时高通滤波控制也有效提高了母线电压质量。最后基于 RTDS 仿真平台搭建不同工况下的实验模型,实验结果验证了所设计控制策略的有效性。     

光储微电网运行特性及影响因素分析

建立了一个光伏发电微电网测试平台;系统以蓄电池为储能装置,并通过双向逆变器并入微电网,用以维持微电网的暂态功率平衡。当微电网联网运行时,以外电网电压和频率为参考,蓄电池双向逆变器、光伏并网逆变器采用定功率控制;孤岛运行时,双向逆变器的控制策略切换为定电压、定频率控制,用以提供微电网电压和频率参考。实验结果表明,该系统可以稳定地工作在联网模式和孤岛模式,光伏发电功率波动及负荷波动均不会影响微电网的稳态运行,蓄电池的荷电状态对微电网的稳态孤岛运行以及联网和孤岛之间的切换有重要影响。     

光伏发电系统运行模式无缝切换控制策略

传统独立光伏发电采用电压型控制,并网光伏发电采用电流型控制,无法实现运行模式的无缝切换。为此,提出光伏发电系统在2种运行模式下都采用电压型控制,避免控制策略切换所引起的冲击。针对光伏发电系统的特点,分别设计了光伏逆变器在孤岛运行、并网运行及模式切换时的下垂控制策略。将下垂控制进行改进,通过动态平移下垂曲线,使光伏逆变器并网运行时能够始终输出最大有功功率,抑制不同情况下的功率偏移,同时维持直流母线电压稳定,孤岛运行时能够跟踪电网运行状态,减小并网瞬间的冲击。仿真结果和实验结果均验证了所提控制策略的有效性,光伏逆变器在孤岛模式及并网模式都能够满足稳态运行要求,模式切换暂态过程平滑无冲击。     

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。     

微电网双重下垂控制策略的研究

当低压微电网由并网过渡到孤岛运行时会出现功率缺额的现象,导致微电网无法保持电压和频率稳定。文中提出了双重下垂控制的策略,即在改进耦合下垂控制同时,又增加一层对于直流总线电压响应的下垂控制。该控制策略能够在这孤岛模式和并网模式下工作,实现自动调节微电源的输出功率。此外,该控制策略还解决了孤岛模式和并网模式之间的切换不平滑的问题。对提高微电网的电能质量和供电可靠性具有重要意义。以上所提出的控制策略通过MATLAB仿真验证其有效性。     

自适应调节下垂系数的微电网控制策略

针对采用传统下垂控制的分布式电源在孤岛运行时受负荷变化影响使其频率偏离额定值或电压幅值偏移较大,在并网运行时因配电网受到干扰后电压或频率出现波动致使输出功率不能保持恒定的缺陷,设计了一种能实现孤岛频率无静差、孤岛电压幅值小偏移量和并网恒功率输出的自适应调节下垂系数的控制器。同时,基于该下垂控制器的特点,提出了一种改进的微电网综合控制策略,即多重主从控制策略,以克服基于V/f的主从微电网系统控制和基于V/f的多主微电网系统控制中存在的不足。通过MATLAB/Simulink仿真平台验证了控制器和多重主从控制策略的有效性和可行性。     

基于改进线性二次调节器的微电网运行模式无缝切换控制策略

微电网的主要特点之一是能够在并网模式和孤岛模式下运行,进行微电网运行模式之间的切换可能导致电压和频率的显著波动,严重时会威胁到整个系统的稳定性。无缝切换控制策略是保证微电网稳定可靠运行的关键,为解决传统无缝切换控制策略易受干扰影响和动态稳定性差的问题,提出了一种基于改进线性二次调节器的微电网运行模式无缝切换控制策略,该策略包括并网-孤岛平滑调节器和孤岛-并网平滑调节器。并网-孤岛平滑调节器通过对传统电压控制环的改进,可以为系统提供更多的阻尼并补偿逆变器输出处的瞬态电压降,从而改善系统动态性能。同时,通过对传统下垂控制策略的改进,可以根据系统有功功率的变化来调整其下垂系数,在受干扰的情况下能够将频率偏差降低到期望的水平。孤岛-并网平滑调节器考虑内部控制回路和PLL动态的情况下,根据并网控制策略下的状态空间模型对传统电流控制回路进行了改进,可以保证PCC两侧电压的同步性和微电网频率的稳定性。最后,对所提出的控制策略进行了小信号分析,同时研究了孤岛检测算法对控制策略的潜在影响,突出了所提策略的鲁棒性,并验证了所提控制策略能够平滑稳定地实现微电网运行模式间的切换。     

基于积分调节的光伏孤岛运行与负荷跟踪控制

随着光伏发电系统和微电网的普遍应用,在微电网孤岛运行时,光伏发电功率与负荷额定功率不匹配的问题日益突出。通过研究光伏电池输出功率特性,提出一种基于积分调节算法的光伏电池负荷功率跟踪控制策略,实现在孤岛模式下光伏发电系统输出功率在容量范围内自动跟踪微电网负荷所需额定功率,从而满足微电网孤岛运行模式下功率平衡的要求。最后通过构建的额定功率为100 kW的光伏微电网动模实验平台验证了所提控制策略的可行性。     

基于下垂系数步长自适应的下垂控制策略

分布式发电系统输出功率有很大的随机性,当接入采用下垂控制的微电网时,会导致孤岛微电网母线电压产生波动,这会对接入微电网中的负载产生不良影响。为了抑制分布式发电系统输出功率波动引起的微电网母线电压波动,提出了一种基于下垂系数步长自适应的下垂控制策略,并进行了仿真和实验验证。实验结果表明,在接入分布式发电系统后,采用基于下垂系数步长自适应的下垂控制策略的微电网能够有效维持自身的稳定。     

一种微电网并/离网运行模式统一控制策略

微电网在并网和孤岛两种运行模式切换过程中,需要改变控制结构,容易造成电压和电流突变,影响系统稳定运行。为此,提出了一种微电网并/离网统一控制策略,将分布式电源(distributed generator,DG)控制为电流控制电压源(current controlled voltage source,CCVS),同时适用于并网、孤岛两种模式,模式切换过程中无需孤岛检测和控制策略切换,能较好地解决微电网无缝切换问题,并且保证并网时DG恒功率输出,孤岛运行时频率、电压稳定,负荷功率均分。仿真结果验证了该控制策略的有效性。     

基于主从控制的微电网平滑切换控制策略研究

微电网在并网与孤岛运行模式下控制策略和控制结构存在差异,当微电网切换时,由于两种模式下控制器的状态不匹配,控制器的输出会发生跳变,产生较大的暂态震荡。因此针对主从控制结构的微电网在并网模式与孤岛模式两种模式下的控制和相互切换,提出了一种将PQ控制和基于改进下垂的V/f控制相结合,通过下垂系数自适应调节和控制器输出状态同步控制,实现微电网平滑切换的综合控制策略。在Matlab/Simulink中建立微电网模型进行仿真分析,仿真结果验证了该控制策略的可行性和有效性,实现了微电网的平滑切换,有效降低了系统切换过程中产生的暂态震荡。     

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。     

微电网孤岛模式下多种下垂控制策略的研究

在以逆变器为接口的微电网系统中,逆变电源组网控制技术是实现微电网的关键问题之一。作为自治系统的微电网,具有脱网孤岛运行的能力,为了满足负荷变化对系统电压和频率提出的要求,需要针对微电网中的微电源采取相关的控制策略。分析了微电网孤岛运行时各个微电源逆变接口在不同线路阻抗特性下的功率传输特性,给出了相应的下垂控制策略。采用坐标旋转的虚拟功率下垂控制策略,实现了功率的解耦控制,更接近工程实践。通过线性组合定义了类功率变量,而提出了类功率下垂控制策略。同时设计了基于虚拟功率和类功率的功率控制器。最后给出了下垂控制策略的不足,提出了需要深入研究的问题。     

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。     

自适应电压补偿的微电网功率均分控制策略

微电网在孤岛运行模式下,各并联逆变器额定容量和馈线阻抗存在差异,采用传统下垂控制策略时输出功率难以合理分配,降低了系统的稳定性.针对该问题,对低压微电网功率传输特性进行分析,得出影响功率合理分配的主导因素.提出一种自适应电压补偿的控制策略,通过虚拟阻抗的加入使输出功率合理解耦后,采用实际输出功率与预期输出功率的差,通过...     

含负荷功率自动分配的独立直流微电网协调控制

针对独立运行直流微电网,提出了含负荷功率自动分配的协调控制策略。孤岛运行状态下,直流微电网需独自承担系统电压稳定,为此采用多组小容量储能单元平衡分布式电源(DG)和负荷功率从而控制母线电压稳定。同时,为了避免储能系统过充和过放以及降低对通讯的依赖程度,根据各储能单元的荷电状态(SOC)和最大功率设计自适应下垂控制自动协调不同储能单元之间的负荷功率分配,可减小电压波动。当储能系统充电功率超过其最大允许功率或满充时,不同DG单元根据各自最大输出功率由最大功率跟踪控制(MPPT)切换为带有电压前馈补偿的下垂控制模式稳定母线电压和自动分配负荷功率,并考虑各单元的输出阻抗来提高分配精度。最后利用Matlab/Simulink对所设计的控制策略在不同运行模式下进行仿真验证,仿真结果表明所提出的控制策略可协调不同模式下独立直流微电网稳定运行和实现负荷功率自动分配。     

基于功率补偿量及下垂系数衰减的直流微电网并网转离网无缝切换控制策略

无缝切换控制策略是保证直流微电网稳定可靠运行的关键。针对传统并网转离网切换控制方法存在母线电压恢复慢、电能质量较差的问题,提出一种基于功率补偿量及下垂系数衰减的直流微电网并网转离网无缝切换控制策略。孤岛检测期间,并网变流器工作在电压控制模式,储能变流器(Energy Storage Converter, ESC)工作在下垂控制模式。通过建模分析,证明采用下垂控制时孤岛检测期间直流母线电压是可控的,由此得到下垂系数选择方法。孤岛检测完成后,以固定函数衰减ESC功率补偿量和下垂系数,实现ESC下垂控制和定电压控制的无缝切换,防止因ESC控制模式的突变而引起直流母线电压波动和ESC电流冲击。讨论了衰减函数的选择方法。仿真结果表明,所提无缝切换控制策略能够有效解决孤岛检测期间直流母线电压不可控的问题,抑制孤岛检测完成后因ESC模式切换时所产生的电流冲击。