微网孤岛运行时基于逆变器的新型功率控制

提出了一种在微网孤岛运行下逆变器无信号线功率分配的新型控制策略——动态功率平衡。当微网被动或主动地与上级电网断开时,微网会处于孤岛工作模式。在这种情况下,通过逆变器连接的电源则表现为电压源,其幅度和频率则通过下垂特性得到控制。然而,当负载重载或轻载时,这种下垂特性会产生大的频率偏移;平缓的下垂特性可以避免频率的过大偏差,但却使得逆变器之间难以功率分配。与传统的下垂控制相比,通过动态地改变大容量逆变器中下垂曲线的位置,动态下垂曲线控制则可将系统频率控制在一个设定的范围内,这样不但使得微网中大部分电源工作在额定功率下,在负载降低时也能充分利用新能源发电,同时这些逆变器仍可以保持原有的功率分配特性。还给出了控制方法的分析与设计,通过应用PSCAD/EMTDC仿真,验证了此种控制方法。     

无差调频过程中微电源功率分配策略设计

微电网孤网运行时不同的微电源具有不同的调频特性,基于下垂控制的逆变器接口型微电源能根据运行要求自动分配扰动功率,但稳态时频率存在静态偏差。在下垂控制中加入积分控制可实现逆变器的无差调频,维持微电网的稳态频率恒定,但扰动功率全部由含积分控制环节的逆变器承担。针对这种无差调频控制策略,设计了逆变器的传递函数,通过数学推导验...     

微网孤岛模式下负荷分配的改进控制策略

以含多个分布式电源的微网为研究对象,提出一种微网孤岛运行模式下的负荷分配改进控制策略.针对传统VIf下垂特性控制方法的不足,基于V/δ下垂特性控制的思想,增加了P-δ F垂控制修正项和Q-V下垂控制修正项,有效跟踪功率变化的动态特性,优化了微网内部的负荷分配.同时,设计了辅助控制器,对每个逆变器参考电压的d轴分量进行修正,并采用高的P-δ下垂控制因子,可有效防止系统在微网内负荷或电源显著变化时发生震荡,并能确保合理的负荷分配.对孤岛模式下不同的系统状态进行仿真和对比分析,验证所提出的控制策略的有效性.     

基于GPS的同步定频微网功率精确均分策略

针对低压微网孤岛状态下采用下垂控制时逆变器产生的频率偏移、功率无法精确均分、输出电压跌落等问题,提出了一种基于GPS的同步定频微网功率均分控制策略.首先通过分析逆变器并联系统的环流特性和功率分配特性,确定了影响功率分配和产生环流的因素,然后从消除电压相位差和减小线路阻抗差异对功率分配的影响入手,利用GPS秒脉冲计算生成...     

基于虚拟感抗与变下垂系数的逆变器并联策略

低压孤岛微网中分布式电源(DG)并联运行时,往往存在功率耦合和线路阻抗不平衡等问题,导致传统下垂控制逆变器功率分配及环流抑制效果一般。对此,提出一种基于虚拟感抗与可变下垂系数的逆变器并联控制策略。通过引入虚拟感抗实现有功功率和无功功率的解耦控制,使逆变器适用下垂控制方程;利用低带宽通信进行在线监测无功分配控制,实现自适应调整下垂系数,以消除线路阻抗不平衡对无功分配的影响。实验表明该策略具有较强功率分配特性和环流抑制能力,无需线路阻抗参数信息,具有快速、实时和可靠等优势。     

一种基于拉格朗日插值的微网虚拟功率下垂控制方法

低压微电网线路阻性成分大,下垂控制的直接应用会导致功率的耦合问题,而经过坐标变换后的虚拟功率下垂控制方法可以实现功率的解耦控制。针对采用固定的虚拟功率下垂系数无法保证微网孤岛运行时的频率与电压质量的问题,提出了一种基于拉格朗日插值方法的虚拟功率下垂控制策略,可以保证当微源的输出功率不超过允许范围时,其频率与电压符合电能质量要求。为了实现并联微源输出功率的合理分配,加入了功率分配鲁棒控制方法,使得虚拟无功功率的分配不受线路阻抗影响。利用该方案对通过不同线路并联的两台同容量逆变器并联进行了仿真,并与固定下垂系数方法进行了对比分析。结果表明,新型下垂控制方法可以保证优质的电能质量与并联微源间功率的合理分配。     

基于新型下垂控制的逆变器孤岛并联运行研究

在逆变器孤岛并联运行系统中,由于线路阻抗的影响,会造成线路电压损耗,传统的下垂控制无法有效实现系统功率的合理分配。针对这问题,本文先分析传统下垂控制的算法,并结合逆变器输出阻抗和线路阻抗,提出一种新的下垂控制策略。分析了系统功率与电压、频率的关系,讨论了系统中两台逆变器并联运行时产生环流的机理;引入功率微分环节,提高系统动态响应。采用新型下垂控制,有效减小了负载突变时母线电压幅值和频率的波动,抑制系统逆变器之间的无功环流,实现系统功率精确分配,提高了系统的稳定性。通过仿真验证了该控制策略的可行性和实用性。     

虚拟同步机在基于内燃机的孤岛微网中的应用

内燃机由于动态响应速度较慢,在负载突变时其输出电压频率变化幅度较大,影响负荷的正常工作和系统的稳定运行;另外,现有的内燃机与虚拟同步机(VSG)组成的混合微网在主电源变化时,VSG逆变器需进行控制模式切换。针对此问题,在分析了内燃机模型及动态特性的基础上,提出了基于VSG与内燃机孤岛微网协调控制策略。VSG不仅可在动态过程中快速补偿微网输入和输出的不平衡功率,从而抑制频率的大幅波动,当内燃机退出运行时,VSG可作为主电源独立支撑微网电压和频率,且无需进行控制模式的切换,提高了系统的稳定性。     

引入虚拟阻抗的并联逆变器新型下垂控制策略

在微网逆变器并联运行系统中,由于各逆变器之间的线路距离不同,导致其输出总阻抗不同且呈阻抗特性,传统的下垂控制无法得到正确运用,系统不能实现功率精确分配。为了解决这个问题,本文在传统下垂控制算法理论的基础上,提出一种引入虚拟阻抗的新型下垂控制策略。当负载突变时,该控制策略能保证母线电压幅值和频率的稳定,抑制两台逆变器系统之间的无功环流,实现系统有功、无功的精确分配,并且通过引入功率微分环节,提高了系统的动态响应。仿真分析验证了本文控制策略的可靠性。     

一种单相逆变器并离网切换的统一控制策略

分布式能源系统中,逆变器通常具有并网运行与孤岛运行两种模式。当逆变器并网运行时,一般表现为电流源特性,向电网输送功率;当逆变器孤岛运行时,一般表现为电压源特性,控制本地电网电压与频率稳定;逆变器并离网切换过程时需进行两种控制模式的模式切换。提出一种基于下垂控制的单相逆变器统一控制策略,构造一种电压源电网支撑型逆变器,在并网与离网模式下均可稳定运行,从而实现并离网工况的无缝切换。建立逆变器阻抗模型,基于阻抗模型设计了下垂控制策略和下垂曲线,给出了逆变器并离网切换的控制逻辑,构建了实验样机,通过实验验证了所提出的理论分析和控制策略的可行性。     

基于微电网逆变器改进下垂特性协调控制的研究

由于采用传统下垂控制策略的微电网孤岛时受负载变化影响和并网时受大电网扰动影响会造成系统不稳定,文章提出了改进下垂控制策略,机理是在原下垂控制的基础上改变下垂特性的参考电压和频率和引入了前馈电流调节机制,加快了系统响应速度,增加了微电网系统稳定性。最后利用PSCAD/EMTDC仿真软件对微电网两种典型运行状态以及模式切换的暂态过程进行仿真分析,验证了控制策略的合理性与有效性。     

基于自适应虚拟阻抗的微电网控制策略研究

在低压微电网多逆变器并联系统中,逆变器等效输出阻抗一般呈阻性或阻感性,传统下垂控制方法会造成无功功率分配不均和系统环流.为解决该问题,提出了在传统电压电流双环控制环节引入虚拟阻抗,调节逆变器等效输出阻抗为感性,提高逆变器输出无功功率分配精度和抑制系统环流.为了进一步解决引入虚拟阻抗造成的系统电压降落,加入自适应控制,使虚拟阻抗值随着母线电压幅值波动在线调整,补偿逆变器输出电压参考值,减小母线电压偏差,提高供电质量.仿真结果验证了该控制策略的有效性..     

孤岛型微电网中逆变器并联运行控制策略

为了解决基于传统下垂控制的逆变器并联系统无功分配不合理以及输出电压和频率存在偏差的问题,提出一种孤岛型微电网中基于虚拟阻抗的电压、频率和无功功率微调的逆变器并联控制策略。在传统下垂控制中加入虚拟阻抗使逆变器输出阻抗呈感性,消弱线路阻性成分引起功率耦合;对电压/频率进行二次调节,使电压和频率在负荷变化大时仍能维持在额定值,改善电能质量;二次无功调节直接控制无功功率的分配,使无功分配不再受逆变器端电压的影响,实现无功的高精度分配。建立微电网小信号动态模型用以分析系统稳定性及合理选择控制参数。仿真结果验证了所提控制策略的有效性。     

基于改进功率环的微电网对等控制策略研究

基于传统下垂控制方法存在的不足,同时考虑减小微电网依赖于通信系统,使负荷和分布式电源能够即插即用,提出一种基于改进功率环的微电网对等控制策略。传统的下垂控制方法会造成系统频率和交流母线电压的偏差,针对该问题,引入电压补偿环节和频率补偿环节,构建改进的功率环反馈控制器。利用该控制策略对由2台同容量分布式电源构成的微电网进行仿真分析,并和采用传统下垂控制方法所得结果进行比较,此外,在并网/孤网切换模式和负荷投切模式下,分析该控制策略下的微电网运行特性,仿真结果表明了基于改进功率环的微电网对等控制策略能够有效降低系统频率和交流母线电压的偏差。     

基于改进下垂法的微电网逆变器并联控制技术

分析了典型微电网中逆变器并联系统的有功功率和无功功率环流模型,并针对传统下垂法控制的微电网并联逆变器的输出电压幅值和频率的不稳定问题,提出了一种改进的自调节下垂系数控制法,有效减小了微电网负荷突变等情况下母线电压幅值及频率的波动。同时,根据并联逆变器的输出无功功率调节自身输出阻抗,抑制微电网中逆变器之间的无功功率环流,减少由于无功功率环流引起的系统设备容量和线路损耗增加等问题,提高系统的稳定性和可靠性。仿真和实验均验证了该控制策略的可行性和有效性。     

孤岛微网并联逆变器环流抑制与母线电压控制

针对孤岛微网中采用传统下垂控制的并联微源逆变器之间存在较大环流及母线电压和频率偏移问题,文中从环流的一般性定义出发,分析了环流与负荷功率分配之间的定量关系,在此基础上将环流抑制问题转化为功率精确分配问题,并提出了一种母线电压和频率自恢复的改进鲁棒下垂控制方法.将PI控制器引入无功电压控制环中,实现无功功率的精确分配并加...     

基于可控等效输出阻抗的微网逆变器并联特性研究

针对低压微网中采用传统下垂控制的并联逆变器功率均分效果差以及母线电压和频率偏移问题,分析了并联逆变器的环流和功率输出特性,提出一种基于可控等效输出阻抗的微网逆变器并联控制策略。该策略实现了逆变器等效输出阻抗的精确可控,且具有虚拟同步发电机的基本特性,逆变器等效电压源的频率和相位能够实现自同步功能,在不需要功率环的情况下间接实现了并联逆变器功率均分且具有环流抑制能力。通过设计电压二次调节控制,消除了微网母线电压和频率的偏移问题。仿真结果验证了所提控制策略的可行性和有效性。     

A dual control strategy for power sharingimprovement in islanded mode of ACmicrogrid

Parallel operation of inverter modules is the solution to increase the reliability, efficiency, and redundancy of inverters in microgrids. Load sharing among inverters in distributed generators (DGs) is a key issue. This study investigates the feasibility of power-sharing among parallel DGs using a dual control strategy in islanded mode of a microgrid. PQ control and droop control techniques are established to control the microgrid operation. P-f and Q-E droop control is used to attain real and reactive power sharing. The frequency variation caused by load change is an issue in droop control strategy whereas the tracking error of inverter power in PQ control is also a challenge. To address these issues, two DGs are interfaced with two parallel inverters in an islanded AC microgrid. PQ control is investigated for controlling the output real and reactive power of the DGs by assigning their references. The inverter under enhanced droop control implements power reallocation to restore the frequency among the distributed generators with predefined droop characteristics. A dual control strategy is proposed for the AC microgrid under islanded operation without communication link. Simulation studies are carried out using MATLAB/SIMULINK and the results show the validity and effective power-sharing performance of the system while maintaining a stable operation when the microgrid is in islanding mode.