微网运行模式无缝切换控制技术研究

微网有并网和离网两种运行模式,实现两种运行模式间的无缝切换是保障系统稳定运行的关键。文中首先介绍了微网的系统模型与工作模式,然后分别介绍了基于虚拟同步发电机(VSG)的无缝切换控制技术和基于下垂控制(droop control)的无缝切换技术,最后在PSCAD中搭建了微网系统的仿真模型,验证两种控制技术的可行性,对比分析了两个切换过程的控制效果,由仿真结果得出基于VSG的无缝切换控制策略更适用于微网的并离网切换。     

基于虚拟同步发电机的微网运行模式无缝切换控制策略

对于采用对等控制策略的微网系统,如何实现孤岛/并网运行模式间的无缝切换是一项亟待克服的技术难点。文中首先介绍微网系统的基本结构与工作模式,针对微网孤岛与并网运行模式的特点,提出一种满足微网孤岛/并网切换的虚拟同步发电机(VSG)控制策略。其次,为了适应微网的并网运行特性,提出一种基于控制器状态跟随的并行切换方法,即PQ控制的电流源模式和VSG控制的电压源模式的相位和电流指令都实时跟踪,为PQ/VSG控制模式间的无缝切换奠定基础。最后,建立微网系统的仿真模型和实验平台,共同验证了所提控制策略和并行切换方法的有效性。     

基于电压电流协同控制的微网运行模式无缝切换策略

主从型微网从并网切换到孤岛时,主逆变器由电流控制模式切换到电压控制模式,需改变控制器结构,并且孤岛检测期间电压不可控。针对上述问题,提出一种电压电流协同控制策略,在整个运行过程中用电压控制器对微网内负载的电压进行控制。并网时电压控制器经调节后平衡微网内负载功率并达到稳定输出;同时附加上电流控制器控制输出电流,保持微网和电网间功率平衡。孤岛后电流控制器退出运行,电压控制器继续控制微网内负载电压,保证微网内负载功率始终处于平衡状态,控制器输出具有连续性,控制模式也平滑切换到电压控制。根据所述电压电流协同控制策略设计了相应的电压控制器和电流控制器。最后进行Simulink仿真及实验验证,结果证明了协同控制策略能实现微网运行模式的无缝切换。     

微网系统并网/孤岛运行模式无缝切换控制策略

对于采用主从控制策略的微网系统,如何实现并网/孤岛工作模式之间的无缝切换是一项亟待克服的技术难点。首先介绍微网系统的基本结构和工作模式,结合微网系统并网/孤岛工作模式切换时的工作特征,提出一种改进的电压环调节器结构。即根据能量守恒原则,在工作模式切换前预先估算并设置调节器的输出需求,可较好地解决切换过程中微网母线电压的震荡和电流冲击等问题。其次,提出一种适合微网的软件锁相方法,保证各种切换条件下微网母线电压相位的连续性和平顺性,为不同工作模式间的无缝切换奠定基础,并对储能变流器的控制参数进行了优化设计。最后,建立微网系统的仿真模型和完善的实验验证平台,仿真和实验结果共同验证了所提控制策略和锁相方法的有效性和优越性。     

微网无缝切换控制策略研究

为缓解微网模式切换时带来的电压、电流冲击,通过对微网无缝切换关键技术分析,提出基于频率扰动的微网有差预同步控制方案。为保证储能逆变器控制策略同步平滑切换,提出了基于VSG及电流权值调节的无缝切换控制策略。为实现控制策略的软转换,令VSG控制与PQ控制共用电流内环,并通过电流权值调节2种控制策略的外环参考电流实现平滑过渡,保证了控制策略与PCC点开关的同步切换,避免了物理开关切换造成的电压、电流冲击,有利于微网的稳定运行。仿真验证了所提控制策略可行性和有效性。     

微网储能变换器并网/离网无缝切换策略仿真

储能及其变换器在微网并网时控制微网与电网的能量交换,离网时保障微网内部敏感负荷供电。通过建立储能逆变器并网/离网控制系统仿真模型研究了并网/离网切换控制策略。对于主动离网过程,提出了一种平滑无过渡过程的切换控制方法;对于被动离网过程,提出了一种基于滞环电流控制的切换控制方法;对于并网切换过程,研究了存在初始相位差的切换控制方法。建立了系统仿真模型,并对3种切换过程进行了仿真,仿真结果表明,所提切换控制方法实现了无冲击无缝切换,能够保障微网中敏感负荷的供电质量。     

基于分层控制的微网无缝切换研究

由分布式发电(DG)单元结合本地负载、储能设备等组成的微电网整合了各分布式发电单元的优势,减弱了对大电网的影响。微电网能够在并网模式与孤岛模式下运行:并网时,系统处于电流源型工作式模输出给定功率;孤岛运行时,DG单元需维持微电网电压和频率稳定。针对微网平滑切换控制方法进行了研究,提出一种适用于分层控制结构的新型控制器,通过控制前后两种控制器在切换瞬间的输出实现平缓变换,可削弱切换暂态过程影响、确保模式切换的平滑性,使系统稳定性得以提高。最后,建立微网系统实验平台对文中所提策略的有效性和可靠性进行实验验证。     

基于储能的微网并网和孤岛运行模式平滑切换综合控制策略

微网技术是解决分布式发电系统并网问题的有效途径之一,基于风光储互补的微网系统具有充分利用清洁能源和运行可靠的特点.微网的并网和孤岛运行模式之间的平滑切换是安全稳定运行的重要保障.为此,采用新型的主从和对等控制相结合的综合控制策略,对微网的并网/孤岛运行模式的过渡进行控制.在DigSILENT/PowerFactory平台上搭建风光储互补的微网模型,仿真结果验证了该控制策略的可行性.     

计及储能混合控制算法的微电网运行模式无缝切换控制策略研究

为了实现微电网不同运行模式间的无缝切换,文中提出了一种计及储能系统并网逆变器的混合型控制算法。针对逆变器的分层控制结构的特点,该算法融合了三类控制：二自由度控制原理、电流预测控制模型以及改进下垂控制相,将三种控制应用于逆变器的不同层。其中,控制层电流内环采用电流预测模型控制器替代PI控制器、PWM调节器;控制层电压外环则利用二自由度控制原理,构造被控对象逆模型,并在电流内环电流预测模型控制的基础上,单位化控制层传函,消除有害扰动量对储能控制系统的影响。应用层则采用以电压、频率为反馈量的改进下垂控制,实现孤岛微电网电压与频率的无差调节。并且此时储能系统控制层可作为微电网并/孤网运行时的共享层,因此在微电网运行模式切换过程中,其暂态冲击电流及母线电压畸变率也得到明显抑制。最后通过MATLAB/Simulink仿真系统,验证所提混合型控制算法的正确性与有效性。     

基于下垂控制的微网无缝切换控制策略研究

基于下垂控制的微网离网运行时,分布式电源需要根据本地的有功、无功负荷及下垂特性调整输出电压频率和幅值参考来实现微网的稳定运行和有功、无功负荷的合理分配,但下垂控制会导致微网并网点两侧电压相位和幅值不再一致,当微网由离网运行转换到并网运行时,如不采取一定的控制将导致并网瞬间出现较大的功率冲击,直接影响微网的电能质量和稳定运行。为此,提出一种基于下垂控制的微网无缝切换控制策略,利用分布式电源底层电压控制模式不变的特点,实现微网由并网运行到离网运行的平滑切换。通过第二层的电压频率恢复控制和改进的相位控制,大大减小微网由离网运行到并网运行切换瞬间的功率冲击。该策略不仅实现了微网内分布式电源的灵活接入,而且使整个微网实现了即插即用的功能。最后通过电磁暂态模拟程序软件和电力系统计算机辅助设计(electric magnitic transient in DC System and power system computer aided design,EMTDC/PSCAD)进行仿真计算,验证控制策略的有效性。     

高压微网运行模式切换控制策略

以未来可再生电能传输和管理(FREEDM)网络为研究对象,提出一种新型电压模式控制策略,用于实现FREEDM网络联网与孤岛模式间的切换。由于始终将并网逆变器控制为电压源,因此避免了运行模式变化时控制策略的切换,并采用改进的相角下垂控制取代传统频率下垂控制,使微网频率与输出功率分离,降低切换难度。联网运行时,将功率偏差作为反馈量加入到下垂控制环节,实现逆变器的恒功率输出。重新设计同步调节器,使微网进入联网模式时准同期并网,进入孤岛模式时降低脱网过程对微网的冲击,实现平滑过渡。仿真分析表明,本文所提出的控制策略可实现快速同步调节,切换过程公共连接点处(PCC)冲击电流较小,可以很好地稳定微网电压和频率,并有效抑制微网电源间环流。     

微网运行模式平滑切换的控制策略研究

针对微网孤岛与并网运行模式的特点,提出了一种实现微网运行模式平滑切换的控制策略,即在基本下垂控制器中增加下垂额定点调节环,通过该环路的投切实现并网与孤岛控制模式的平滑转换,微电源并网为PQ控制,孤岛为下垂控制.设计了逆变器预同步控制单元,有效地抑制微电源并联过程的冲击电流,使并网过程平稳安全.在此基础上,提出一种微网运行模式相互切换的控制流程,并对微网运行模式切换以及孤岛和并网状态下的若干运行工况进行了仿真实验,验证了控制方法与切换流程的有效性.     

微网运行模式平滑切换的控制策略研究

针对微网孤岛与并网运行模式的特点,提出了一种实现微网运行模式平滑切换的控制策略,即在基本下垂控制器中增加下垂额定点调节环,通过该环路的投切实现并网与孤岛控制模式的平滑转换,微电源并网为PQ控制,孤岛为下垂控制。设计了逆变器预同步控制单元,有效地抑制微电源并联过程的冲击电流,使并网过程平稳安全。在此基础上,提出一种微网运行模式相互切换的控制流程,并对微网运行模式切换以及孤岛和并网状态下的若干运行工况进行了仿真实验,验证了控制方法与切换流程的有效性。     

基于储能的双模式逆变器并网/离网无缝切换

基于储能的双模式逆变器可以在并网和离网两种模式下运行。并网运行时,由于电网电压的箝位作用,逆变器以电流源形式运行;离网运行时,为继续给重要负载供电需要双模式逆变器维持系统电压稳定。为保证对负载的不间断供电,需要实现并网/离网的无缝切换。从离网到并网切换时,需要调整双模式逆变器的逆变电压与电网电压一致;从并网到离网切换时,需要锁定切换前的负载电压的相位、幅值,以使离网后的逆变电压和并网电压保持一致。根据上述方法,在PSCAD/EMTDC软件中对双模式逆变器的并网/离网切换进行了仿真,在一台30kVA的双模式逆变器上进行实验。仿真和实验结果表明,该方法是有效的。     

交直流微网PCC无缝切换控制策略研究

微网有两种典型运行模式,即并网运行模式和孤岛运行模式,当两种模式间需要切换时,为满足负载的不间断供电及较高的供电质量,微网与电网的公共连接点(PCC)是否能达到无缝切换已成为衡量微网系统控制策略优劣的主要指标。针对采用主从控制组网策略的交直流混合母线微网,通过深入分析微网的两种典型运行模式间进行无缝切换所需满足的条件,提出基于调频调相的PCC无缝切换控制策略。实验结果验证了所提出无缝切换策略的准确性、快速性和可靠性。     

并离网无缝切换储能系统的控制

研究并离网无缝切换储能系统的控制方法,以提高储能系统的电网适应性,使储能系统接入电网更加安全、可靠。引入虚拟同步发电机控制技术和静态开关装置,建立并离网无缝切换储能系统。通过对虚拟同步发电机控制技术进行分析,使储能系统能够模拟同步发电机的外特性,实现惯性模拟和调频调压功能。进行并离网无缝切换储能系统试验,结果表明,通过虚拟同步发电机控制技术及静态开关装置,储能系统并离网切换时不需要变换控制策略,可以实现无缝切换,具有友好的并网能力。     

基于储能系统的微网平滑切换控制策略

微电网并网和孤岛运行模式之间的平滑切换是系统安全可靠运行的技术挑战。针对这一问题,研究了一种改进并网/孤岛平滑切换控制策略。首先,建立了并网逆变器的数学模型,分析了并网和孤岛期间的控制策略,并且给出了控制框图。其次针对传统切换存在的问题,通过采用抗饱和积分器、预同步控制以及解耦双同步锁相环对传统切换方法进行改进。最终通过仿真结果验证了研究控制算法的有效性和可行性。     

微网运行模式的平滑切换控制方法研究

微电网存在两种运行模式,即并网运行模式和孤岛运行模式,两种运行模式的平滑切换是微电网安全稳定运行的重要保障。文中主要从两个方面考虑微电网运行模式的平滑切换,一方面是系统级微电网整体控制策略,采用主从控制和对等控制相结合的综合控制方法,另一方面是局部微电源控制策略,提出一种下垂系数随微网频率和电压动态变化的改进下垂控制,同时为实现微电网孤岛运行模式向并网运行模式的平滑切换设计了预同步控制器。最后通过MATLAB仿真表明,该方法不仅可以实现切换过程中电压和频率的稳定,而且还能减少微电源控制方式的切换次数,在一定程度上减小了控制方式切换失败的可能性,从而提高了微电网运行的可靠性。     

微网系统运行模式平滑切换控制策略

针对对等结构的微网系统,提出了一种在联网运行模式和孤岛运行模式下平滑切换的控制策略。首先,微网中储能逆变器在两种运行模式下均采用下垂控制方法,孤岛发生时逆变器无需切换控制算法,减小了两种运行模式切换过程中的暂态响应。其次,提出基于分层控制和电压频率恢复控制的微网预同步控制方法,实现了微网系统由孤岛运行模式向联网运行模式的平滑切换。给出了微网逆变器、微网系统二次电压频率恢复控制和预同步控制算法的详细理论分析,最后通过实验验证了所提方法的可行性和有效性。     

微网混合式孤岛检测及运行模式切换研究

孤岛运行是微网稳定控制的核心内容,而非计划孤岛检测是微网在故障解列时转入稳定孤岛运行的前提条件。提出一种基于电压-相角下垂控制的混合式孤岛检测方法。结合被动式的过/欠频、过/欠压检测法和基于正反馈的主动式孤岛检测法,实时感知非计划孤岛。通过负荷调度,快速实现网内功率平衡,保证网内负荷的供电连续性。在Matlab/Simulink中搭建微网系统模型,通过多复杂工况对所提方法进行仿真验证。