一种恢复电压和频率的微网改进下垂控制方法

目前,微网孤岛控制的实现一般都是基于下垂控制。下垂控制不仅可以保证电压和频率的稳定性,而且可以实现各分布式电源的负荷合理均摊。但是对于电能质量需求较高的情况,下垂控制后一般都会进行二次电压和频率的恢复控制,这就造成了运行成本的提高。针对这种问题,对下垂控制原理进行分析,提出了一种基于"冲洗过滤"恢复电压和频率的方法,该方法在下垂控制前引入了一个"冲洗过滤"控制器,实现了不增加二次通信线路进行电压和频率的恢复。利用PSCAD/EMTDC软件平台进行了模拟实验验证,结果表明,该方法能很好地在微网负荷变化后对电压跌落和频率偏差进行恢复。     

基于双回柔性直流两区域异步互联系统频率一致性控制

为提高基于双回柔性直流两区域异步互联系统电网频率稳定性,提出一种基于"就地控制"与"上层集中"相结合的频率一致性控制。"上层集中"控制层通过对就地电压及功率信息进行处理及控制,为"就地控制"层提供直流电压参考及辅助功率参考;"就地控制"层在常规控制基础上,两端换流站均引入通用化频率-电压辅助控制结构;同时引入直流电压信号调整系数α。最后,通过PSCAD/EMTDC仿真,验证了所提策略可有效改善受扰电网频率动态特性,实现了系统旋转备用共享,同时实现了紧急支撑功率由双回线路依据其备用容量比进行承担,电压信号可灵活切换,提高了通信故障等紧急工况下系统可靠性。     

中蒙直流输电工程送端孤岛频率控制问题

蒙古煤电资源通过中蒙直流输电工程直接送往我国华北电网京津唐负荷中心地区,直流输电系统送端采用"孤岛"运行方式。针对直流系统故障、受端地区交流系统故障后出现的送端频率快速上升问题,研究了利用安全稳定控制系统、机组高周切机保护、直流频率控制解决送端系统频率问题的有效性,并提出上述措施间协调配合的控制方案。仿真分析表明,利用综合控制手段能够较好地解决送端系统频率稳定问题,提高系统的稳定性。     

面向各类功率扰动的频率控制及评估问题探讨

频率控制一直是互联电网运行所关注的问题之一,基于特高压输电系统下频率控制的新需求,结合我国电网"统一调度、分级管理"的五级调度管理模式,在深入剖析北美可靠性标准集的基础上,提出我国频率控制应按照扰动严重程度划分的思想,并设计适合大功率缺失故障下频率整体控制的扰动控制性能评估方法与对国网、区域网和省网的三级调度方案。仿真结果表明,面向各类功率扰动的互联电网频率控制性能评估方法较北美扰动控制方法频率控制效果好,可有效提升系统抗扰动能力,对系统安全稳定运行有利。     

电网短路故障引发的全功率风电机组频率失稳机理与控制方法

电网故障期间全功率风电机组由于持续的电流控制作用存在与电网频率异步、失稳的风险。为分析频率失稳机理,建立全功率风电机组并网系统的非线性降阶模型。由于该模型具有与同步机暂态稳定模型相似的结构特征,因此自然引入了"类机械转矩"和"类同步转矩"等概念,并利用等面积法揭示由暂态"转矩"不平衡所导致的全功率机组频率失稳这一内在机制。定量分析锁相环带宽、风机端口到故障点电气距离等因素对频率稳定裕度的影响,得出锁相环带宽越小,风机端口到故障点电气距离越近,越利于频率稳定等研究结论。提出一种有功、无功电流时序控制方法,在确保全功率机组频率稳定的同时,可以向电网提供无功电流支撑以满足并网导则要求。最后在PSCAD/EMTDC仿真平台上验证了分析结论的正确性与控制方法的有效性。     

多端柔性直流电网平抑风电波动的协调控制策略

为了充分利用西南区域和华中区域调节速度快、调峰能力强的水电资源来跨区平抑"三北"地区由于风电波动所造成的频率大幅波动,提出一种在电压源型换流器型多端直流输电(VSC-MTDC)网络中跨区域平抑风电波动的附加控制方法,并将该风电跨区调节附加控制和有功功率-频率下垂控制(P-f控制)相结合,制定了具体的协调控制策略。当风电装机容量较大的区域电网中由于风电功率波动而导致频率偏移过多时,附加控制启动,抑制该区域电网频率的继续偏移。在风电剧烈波动或者出现其他故障的极端情况下,P-f控制启动,配合附加控制实现网络中各区域电网的频率稳定。RTDS仿真结果表明,所提策略能够有效地使风电波动被其他水电资源丰富的地区所调节,且维持各互联电网稳定运行。     

具有频率自限制能力的改进下垂控制方法研究

下垂控制由于其控制方法简单且具有"即插即用"的特点成为了微电网中逆变器并联运行时一种常见控制方法,也是现阶段分布式发电系统大规模应用IEEE 1547推荐的控制方法。然而,下垂控制由于其自身固有的特点,当其运行在孤岛模式时,逆变器输出的频率将随负载的变化而变化,一旦负载功率波动较大,逆变器输出频率也将大幅度波动,严重影响系统稳定性,因此必须加以控制。针对频率偏移这一问题,提出一种基于反三角函数的下垂控制,通过三角函数曲线作为新的下垂关系曲线,在保证频率不会大幅度偏移的基础上保留传统下垂控制的特点。且该方法简单易行,实际应用价值较强,通过仿真与实验对其进行了可行性验证。     

信息物理融合的孤岛微网有功协同控制方法

智能电网背景下的孤岛微网是典型的信息物理系统(CPS),在面对通信安全威胁、需求侧主动参与控制、分布式电源"即插即用"等新问题时,需要拓展传统的信息物理融合思维,开发不完全依赖于中央控制器的协同技术。基于此,提出了含有以频率为触发信号的需求侧单元、可再生能源发电、柴油发电及电池储能单元的孤岛微网有功控制模型。提出了一种完全分布式的协同控制方法使系统能以经济最优的方式实现频率的快速恢复,分为一致项、频率反馈和反馈系数设定这3个部分。其中一致项控制各发电单元遵循等微增率准则运行,频率反馈控制系统频率的快速恢复,计及了全局感知信息和误差校对信息的反馈系数,提高了系统的控制性能。仿真算例验证了所述模型与方法的有效性与可靠性。     

考虑可控负荷调节能力的多微电网分布式频率控制

孤立微电网中频率控制至关重要,可控负荷作为一种常用的调节手段,可用于微电网的频率调节。文中研究了考虑可控负荷调节能力约束的孤立多微电网系统频率控制问题,并提出一种完全分布式的频率控制方法。该方法可保证调节能力约束在暂态过程和平衡点处都能得到满足,因而可提高分布式频率控制的工程实用性。同时从理论上证明了所提方法的最优性、收敛性和稳定性。由于各区域只需要和其直接相邻的区域进行通信,因此所提方法有望为实现"即插即用"的微电网运行控制提供一条可行途径。基于五微电网系统的仿真结果验证了所提方法的正确性和有效性。     

抽水蓄能机组空载工况分数阶PID调节控制

抽水蓄能机组运行在低水头空载工况易进入"S"特性区域,进而引起机组频率大范围波动和运行不稳定。针对传统比例—积分—微分(PID)控制在低水头空载工况下不能较好地调节抽水蓄能机组频率波动的不足,基于全特性曲线对数曲线投影变换的水泵水轮机数学模型,提出了适用于抽水蓄能机组低水头空载工况运行的分数阶PID(FOPID)调节系统模型,并运用粒子群优化算法优化FOPID控制参数,重点讨论了FOPID控制在低水头空载开机和空载频率扰动时的应用。仿真分析表明:相较于传统PID控制,FOPID控制使得低水头空载运行时机组频率和导叶开度的过渡过程有了明显的改进,提高了抽水蓄能机组调节系统的速动性与稳定性。     

风电机组参与调频的虚拟惯量控制与快速频率控制

通过分析风力发电系统的功率控制特性，提出了一种风电机组快速频率控制方法，并将其与传统的虚拟惯量控制方法进行了对比研究。建立了风电参与系统频率控制的虚拟惯量控制和快速频率控制模型，分析了两种频率控制方法下系统的频率响应特性。采用虚拟惯量控制方法，风电机组跟踪系统频率变化情况释放风机旋转动能，需要合理整定控制器参数以保证风电机组的频率控制性能；快速频率控制可根据风电机组运行状态充分释放转子动能，对扰动后系统频率变化率改善效果更为明显，更适合高比例新能源接入后系统惯量较低的电力系统。     

结合空间矢量法的D-STATCOM滞环电流控制方法

D-STATCOM的控制方法直接影响其补偿精度、开关频率和功率损耗。为保证D-STATCOM具有较高的补偿精度并降低开关频率,提出了结合空间矢量法的滞环电流控制新方法。通过滞环电流控制法与空间矢量法结合,将D-STATCOM跟踪误差进行分区域处理,针对不同大小的跟踪误差采用不同的控制方法降低开关频率。同时,考虑到采用不同控制方法时D-STATCOM具有不同的补偿延时,对电流误差限值的确定方法进行了分析。仿真和试验样机表明,该方法能有效降低D-STATCOM开关频率且具有较高的补偿精度,证明了方法的正确性和可行性。     

需求响应参与大规模风电接入下的电力系统频率调节研究

针对大规模风电接入下的电力系统频率稳定控制问题,研究了需求响应对系统频率的调节作用。为了反映风电的特点,建立了大规模风电接入下的电力系统频率响应模型,模型中对风电和火电机组分别进行了建模。风电机组可以通过暂时释放转子动能参与调频,然而在扰动过大时会导致系统失稳。通过采取一种类似于低压低频减载的需求响应控制方法,即在频率跌落时关闭部分用电设备,待频率恢复后将这些设备重新打开,可以为电力系统调频提供支持。仿真结果表明,需求响应与风电机组同时参与电力系统调频,能够克服风电机组的失稳问题,大大提高风电系统的频率稳定性。     

基于模糊单神经元PI的微电网频率自适应控制

在采用下垂控制策略的传统微电网中存在母线频率随负载增大而下降的问题,为确保母线频率不偏移标准频率,需要采取频率恢复控制策略。目前实现频率恢复的常用方法是基于比例-积分(PI)的控制策略。由于微电网网络结构和系统参数存在变化,PI控制可能无法满足频率控制快速响应、恢复的需求。为解决该问题,文中提出在第二层控制微电网中央控制器中使用单神经元自适应PI控制算法作为频率恢复算法,实现频率无差控制。为进一步增强系统的鲁棒性、加快频率的恢复,使用模糊控制器对单神经元PI控制器的神经元比例系数进行在线优化,并通过仿真与固定神经元比例系数的单神经元自适应PI控制进行对比,证明了所提改进控制策略可改善频率恢复控制的暂态性能,加快微电网的频率恢复。     

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。     

基于不同工况下双馈风机响应控制的电力系统频率控制方法

风电大规模并网虽然会降低电力系统对传统化石能源的依赖,但双馈风电机组自身的解耦控制会降低电力系统惯性和频率响应能力。针对该问题,将风电机组纳入系统频率调节体系,提出基于不同工况下双馈风机响应控制的孤岛电力系统频率控制方法。首先,研究了不同风况下双馈风电机组的有功频率控制模式及不同风况下的协调控制方案;然后,在深入分析双馈风电机组参与频率控制机理的基础上,提出风电机组频率控制启动判据以及风电卸载容量计算方法,该方法可降低风电备用储能,避免过多降低风电正常情况下的消纳水平;最后,仿真结果验证所提频率控制策略可在不同风速工况下有效参与系统频率控制,显著增强高渗透率风电接入电力系统的频率稳定水平。     

微电网离网运行有功缺额计算方法

针对微电网中由于存在多种分布式电源导致其系统频率稳定控制方式比传统的配电网复杂的问题,研究快速求出微电网离网频率异常时系统内存在的有功功率缺额值的计算方法。提出了一种快捷的微电网有功功率缺额计算方法,并分析了该有功功率缺额算法对于微电网离网频率稳定控制的意义。算例分析结果表明,该方法可以指导频率稳定控制系统对孤立运行微电网内电力设备进行精确的有功功率调度,使系统频率快速恢复正常。且可以指导微电网能量管理系统进行频率稳定控制策略的仿真测试与验证。     

基于电压向量合成的模块化多电平换流器控制策略

介绍了模块化多电平换流器（modular multi-level converter,MMC）的拓扑结构与工作原理,提出一种基于电压向量合成的模块化多电平换流器型高压直流输电（modular multi-level converter based high voltage direct current,MMC-HVDC）控制方法.传统的模块化多电平换流器控制方法子模块投切频率高,相应的开关损耗也高.设计的电压向量合成控制法可以实现子模块工频开关投切,极大地降低了模块开关损耗.同时还针对该控制方法设计了模块均压控制策略和换流器闭环控制系统,在模块工频投切的同时模块电压也能得到良好的均压控制.仿真结果表明所设计的控制系统模块开关频率低,电压波动范围小,实现了功率的闭环控制,具备很好的理论研究价值和工程应用价值.     

基于递推最小二乘法独立微电网自适应类二次频率控制

独立微电网为维持频率恒定,需要增加二次频率控制,但常规二次频率控制存在动态特性慢和需要通信的缺点。为此,本文提出了类二次频率控制策略,该方法不严格的区分下垂控制和二次频率控制,通过递推最小二乘法自适应调制下垂系数,加快系统频率恢复速度,且无需通信。以海南某实际微电网为原型建立仿真系统,对比结果验证了本文方法的有效性。     

一种改进的最优轨迹控制策略

提出一种改进的最优轨迹控制策略,介绍了控制方法,并利用状态平面分析法得到了谐振变换器在改进最优轨迹控制方式下的状态平面图.然后根据状态平面图详细推导了开关频率高于谐振频率时的控制法则,以及开关频率低于谐振频率时的控制法则.最后搭建了闭环电路,通过实验验证了控制法则的正确性,结果表明,改进的最优轨迹控制方案不但具有移相及...