基于分布式储能谐波阻抗调节的微网电压控制

孤岛微网的电能质量问题受到越来越广泛的关注,利用孤岛微网分布式储能的特性对网内谐波进行优化控制是治理微网电能质量问题的有效途径。首先建立了分布式储能发电单元(DG)机组容量/谐波阻抗下垂关系,基于电压型控制策略(VCM)的DG等效谐波阻抗调节方法,给出了基于DG的孤岛微网谐波优化控制方案,最终实现了微网内DG对非线性负载引入的谐波功率均分,以及对公共耦合点(PCC)电压谐波的治理和稳定控制。最后通过系统仿真与动模实验验证了所提控制方案的有效性。     

基于逆变器剩余容量及自适应虚拟谐波阻抗控制的孤岛微电网谐波功率分配策略

孤岛微电网中，非线性负载产生的谐波电流导致发电单元的逆变器也需要承担部分谐波视在功率。为避免逆变器因承担过量谐波功率过载，目前研究者们大都致力于实现谐波功率在逆变器间的均分。然而，谐波均分策略忽略了不同逆变器改善电压质量能力的差异性，致使微电网电压质量无法得到有效改善。针对此，提出了一种以改善微电网电压质量为目标的谐波功率分配策略，根据逆变器剩余容量及其承担的谐波功率，自适应地调节其虚拟谐波阻抗值在第四象限内变化，从而在不过载的前提下使各逆变器到微电网母线的谐波阻抗达到最小值，为谐波电流提供低谐波阻抗通路，达到尽可能改善微电网电压质量的目的。为了实现该目标，基于根轨迹确定了逆变器虚拟谐波阻抗的稳定调节范围，并进一步设计了一种变参数积分控制器，令所提自适应虚拟谐波阻抗控制能够兼顾调节速度及收敛性能。仿真和硬件在环实验验证了所提控制方法的有效性。     

非线性负载下的多变流器谐波电压补偿控制策略

多变流器在接入非线性负载的情况下会引起电压畸变。为解决此问题,提出一种谐波电压补偿的综合控制策略。首先,采用虚拟同步发电机控制策略模拟同步发电机的外特性,使逆变器具有惯性和阻尼特性。其次,通过级联广义积分器构建谐波分离网络来提取相应的基波和谐波电流分量。紧接着结合虚拟阻抗构建基波处的感性虚拟阻抗去改善功率均分,以谐波处的阻容性可变虚拟阻抗去改变系统的输出阻抗来补偿相应的谐波电压。然后,在虚拟同步发电机的基础上采用多谐振电压控制器对输出电压的谐波进行抑制。最后,对所提的综合控制策略进行仿真研究,结果验证了所提策略在谐波电压补偿方面的正确性。     

孤岛微电网中制氢负荷谐波功率分配策略

制氢与微电网相结合是实现新能源高效消纳的重要途经之一。实际微电网的负荷优先级和电压质量要求存在差异，而制氢负荷接入会引入谐波功率，通过互联变换器(ILC)与高优先级直流子网相连，会出现直流母线多倍频脉动，其本质是谐波功率分配问题。目前已有功率分配策略大多致力于均分，忽略了高优先级子网的电压质量需求。为此，建立优先驱动的ILC功率协调控制模型，优化目标是使子网的总直流电压/交流频率偏差最小；建立制氢负荷模型，推导得到谐波视在功率的简化公式；基于谐波功率、子网优先级系数和谐波阻抗重塑理论，提出谐波功率在ILC和交流子网之间的自适应控制策略。通过硬件在环实验验证了所提策略的有效性。     

基于分层控制方法的微网谐波电压补偿策略研究

针对多逆变器并联型微电网孤岛运行模式下的负载母线三相电压不平衡和谐波污染问题,本文提出一种基于两相静止αβ坐标系的微电网谐波电压分层控制策略。控制结构由本地DG控制器和微电网二次集中控制器组成。本地DG控制器通过改进型虚拟阻抗环和传统下垂控制策略实现微电网基波功率和补偿功率按额分配;微电网二次集中控制器产生电压不平衡和谐波补偿指令信号,并将其传送至DG本地控制器,通过电压电流控制器控制逆变器输出电压,实现微电网三相电压不平衡和谐波电压补偿。利用MATLAB/Simulink软件搭建仿真平台,验证了本文所提控制策略的正确性和优越性。     

基于一致性理论的微电网快速无功均分控制研究

为了消除分布式电源(distributed generation,DG)大规模接入对大电网的影响,实现多类型能源灵活、高效的应用,微电网应运而生.下垂控制是微电网常用控制方法之一,但该方法仅能实现DG单元的有功功率均分,无功均分误差较大,同时也存在电压偏移和经济运行等问题,具有一定的局限性.本文针对包含多类型DG、储能单元的微电网,提出了基于一致性理论的功率控制策略,包含无功均分和有功优化功能,以此来对各DG单元进行有效的控制.所提策略通过微增率一致控制,实现DG单元经济运行;通过虚拟阻抗控制,保证DG单元无功快速均分;通过电压恢复控制,维持微电网电压额定.所提策略采用稀疏通信网络,建设成本低.最终,通过仿真与实验,分析验证了所提控制策略的有效性.     

功率自适应分配的孤岛直流微网控制策略研究

针对直流微网中线路阻抗分布差异对负荷功率准确分配和公共母线电压稳定造成的不利影响,提出一种基于虚拟阻抗的功率自适应分配控制策略。通过注入微小脉冲扰动和检测实现对线路阻抗的主动辨识,并将获取的阻抗信息引入基于虚拟阻抗功率自适应分配控制中,实现了负荷功率的准确分配,从而提高了DG的能源利用效率,减少了环流的产生;同时由于其弥补了线路阻抗造成的压降,较好地提升了公共母线的电压整体水平。所提控制策略在实现负荷功率准确分配的基础之上,同时母线电压一直能够维持在较高的电压水平,且无通信网络要求,经济可靠且具有热插拔功能。最后仿真和实验结果较好地验证了所提控制策略的可行性。     

兼具电能质量补偿功能的互联变换器统一控制策略

针对孤岛运行的交直流混合微电网中的电能质量问题,提出了一种兼具电能质量治理功能的互联变换器(ILC)统一控制策略.在平衡交直流混合微电网功率的基础上,同时实现交流子网母线电压不平衡和谐波补偿以及直流母线电压多倍频脉动抑制,从而避免增加额外的电能质量治理装置.在所提控制策略中,选取一台容量最大的ILC控制成电压源模式,称为主ILC,通过引入阻抗调节系数可以使主ILC根据交直流混合微电网不同的电能质量要求运行在不同的补偿模式.其余ILC控制成电流源模式,称为从ILC,通过控制多个ILC传输的脉动功率相互抵消来抑制直流母线电压多倍频脉动.最后,通过仿真结果验证了所提ILC电能质量控制策略的有效性.     

基于自适应虚拟谐波阻抗控制的孤岛微电网谐波均流策略

孤岛微电网中非线性负载带来了大量谐波,若各并联逆变器连接至公共交流母线的馈线阻抗与其额定容量失配,将使得谐波电流不能在各逆变器间均匀分配。固定虚拟谐波阻抗方法可以有效地提高谐波电流分配精度,但会影响公共交流母线电压质量。因此,提出了一种自动调节虚拟谐波阻抗实现谐波均流的控制策略。各逆变器根据其谐波电流的有效值构造实时变化的虚拟谐波阻抗,建立起谐波电流与虚拟谐波阻抗的自调整关系,重塑系统在谐波域的输出阻抗以匹配馈线阻抗,动态调整谐波电流分配,有效地提高了谐波均流精度,且兼顾了公共交流母线的电压质量,无需检测线路阻抗信息。仿真和实验结果验证了所提策略的可行性。     

孤岛微电网电压谐波补偿及电流均衡控制策略

孤岛微电网由于接入大量非线性负荷,导致微电网易出现电压谐波现象,以及谐波电流因线路阻抗各异无法按分布式电源(DG)容量比例分配问题。为此,提出一种采用分层协同控制策略以实现电压谐波补偿及谐波电流均衡控制的方法。在分布式二次控制中,通过与邻域节点交换各主要次谐波电流和谐波畸变率信息,采用一致性算法获得全网的谐波电流和电压谐波畸变率平均值,自适应调节功率下垂控制的电压谐波补偿参考值,以实现电压谐波补偿和谐波电流均衡协同控制。最后,通过仿真和实验结果验证了所提控制策略的有效性和可行性。     

一种低压微电网中的分布式电压控制算法

为了实现电压调节和提高供电能力,提出了一种在低压微电网中利用分布式电源(Distributed Generators,DGs)发出的有功来进行电压控制的分布式电压算法。针对低压微电网的线路阻抗特性,分析了电压和有功的关系。由系统线路结构建立通信链路,并对电压超出上下限的母线初始化,计算出所需补偿的有功功率。基于本地信息,利用参数化状态转移矩阵对电压进行修正,并考虑了分布式电源的有功容量限制。通过该算法协调和分配各分布式电源所需承担的功率,共同作用实现电压控制。仿真结果表明该算法能够有效实现电压调节和减小电压偏差,提高电压质量。     

Power quality enhancement in islanded microgrids via closed-loop adaptive virtual impedance control

The high proportion of nonlinear and unbalanced loads results in power quality issues in islanded microgrids. This paper presents a novel control strategy for harmonic and unbalanced power allocation among distributed generators (DGs) in microgrids. Different from the existing sharing strategies that allocate the harmonic and unbalanced power according to the rated capacities of DGs, the proposed control strategy intends to shape the lowest output impedances of DGs to optimize the power quality of the microgrid. To achieve this goal, the feasible range of virtual impedance is analyzed in detail by eigenvalue analysis, and the findings suggest a simultaneous adjustment of real and imaginary parts of virtual impedance. Because virtual impedance is an open-loop control that imposes DG to the risk of overload, a new closed-loop structure is designed that uses residual capacity and absorbed power as feedback. Accordingly, virtual impedance can be safely adjusted in the feasible range until the power limit is reached. In addition, a fuzzy integral controller is adopted to improve the dynamics and convergence of the power distribution, and its performance is found to be superior to linear integral controllers. Finally, simulations and control hardware-in-the-loop experiments are conducted to verify the effectiveness and usefulness of the proposed control strategy.     

基于双阻性有源滤波器的背景谐波抑制策略

电力系统中线路电感与电容之间的谐振使得电力系统背景谐波电压放大,严重影响电能质量。针对传统技术中在传输线终端安装与其特征阻抗匹配的阻性有源滤波器(RAPF)只能抑制谐波放大、不能有效衰减谐波的问题,提出新的基于双RAPF的谐波抑制方案,即在传输线终端安装与其特征阻抗匹配的RAPF1,在距离传输线始端主要谐波1/4波长的位置设置电导增益可变的RAPF2。该方案对由上级电网渗透的谐波电压和本级电网的谐波电流引起的电压畸变均有很好的抑制效果。仿真与实验结果验证了理论分析的正确性和该策略的有效性。     

基于级联Ｈ桥变流器的风电网宽频带谐波阻抗测量装置

在风力发电中,风电场电力汇集系统与大电网耦合会引发高频谐振问题并影响电网电能质量,深入研究电网阻抗频率特性具有重要意义。基于主动干预法,向公共连接点注入一定扰动电流,提出了一种风电网宽频带谐波阻抗测量装置解决方案。此方案采用三相级联Ｈ桥变流器作为谐波发生单元,控制部分采用分层控制策略。在100~5000 Hz时,向风电场35 kV公共母线注入不同频率的谐波电流,通过测量注入点处的电压、电流数据,进而获得风电场35 kV端口输入阻抗。提出的测量装置无需整流环节,能够发出幅值和频率均可控的正负序谐波电流,可以获得准确的正/负序谐波阻抗,具有体积小、结构简单、控制可靠的优点。最后详细的Matlab仿真全面验证了系统拓扑及控制策略的有效性。     

含母线电压补偿和负荷功率动态分配的直流微电网协调控制

针对孤岛直流微电网需要独自承担系统母线电压稳定和精确的功率分配,提出了含母线电压补偿和负荷功率动态分配的协调控制策略。在主控制层中采用下垂控制来实现分布式电源之间的功率共享;在下垂控制的基础上,提出了考虑电压调节控制和电流矫正控制的分布式二次控制,其对传统下垂控制带来的直流母线电压跌落进行补偿,使得母线电压恢复到额定值;通过对下垂系数的不断调整,达到了负荷功率分配的高精度。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,仿真结果表明所提的控制策略可以实现直流微电网的稳定运行和负荷功率的动态分配,且能够满足分布式电源即插即用等要求。     

基于谐波阻抗匹配的微电网互联线路谐振分析及抑制措施

相邻微电网之间往往通过长距离的输电线路互联.针对这类输电线路双端存在独立谐波源的系统,其谐波交互特性与谐波放大机理更为复杂,采用传统阻性有源电力滤波器方法抑制谐振并不适用.文中基于传输线理论分析互联线路的谐波传播机理,并提出基于谐波阻抗匹配的谐振抑制方案.为了克服线路参数与谐波源相角信息的不确定性,提出基于线路中点谐波...     

基于线路阻抗补偿的互联变流器控制策略

为了解决线路阻抗压降导致互联变流器(IC)传输功率存在偏差的问题,文中提出一种基于线路阻抗补偿的控制策略.首先,该方法借助交流母线处的变换器,向IC侧注入一定频率的谐波,其谐波频率与注入时刻母线电压存在一定函数关系,并在IC侧通过滤波器和锁相环得到谐波频率,结合IC侧的本地功率和电压,获取线路阻抗.然后,在线路阻抗检测的基础上,通过在IC的控制中补偿线路压降,从而在无互联通信的情况下实现功率的准确传输.最后,在MATLAB和StarSim实时仿真平台上搭建交直流混合微电网模型,验证了所提方法的有效性.     

基于虚拟谐波电阻的微网同步定频电流控制法

孤岛微网同步定频电流控制法具有逆变器间功率均分效果受系统运行参数影响小,抗电压扰动能力强,实现方法简单等优势。但是,其应用于含非线性不平衡负荷的微网时存在电压畸变及不平衡问题。为此,文中提出基于虚拟谐波电阻的同步定频电流控制法,通过引入虚拟谐波电阻,降低逆变器低次谐波频域的输出阻抗,抑制电压畸变及电压不平衡。同时,在并联逆变器间实现谐波电流的合理均分。建立逆变器的输出阻抗模型,依据模型分析发现虚拟谐波电阻会引起谐振并放大高次电压谐波,为此采用有源阻尼控制抑制谐振产生。仿真及实验结果表明所提控制方法可以有效的改善电压波形质量并实现逆变器间谐波电流的合理均分。     

Influence of phasor adjustment of harmonic sources on the allowable penetration level of distributed generation

Harmonic distortion caused by increasing size of inverter-based distributed generation (DG) can give rise to power quality problems in distribution power networks. Therefore, it is very important to determine allowable DG penetration level by considering the harmonic related problems. In this study, an optimization methodology is proposed for maximizing the penetration level of DG while minimizing harmonic distortions considering different load profiles. The methodology is based on updating the voltage magnitude and angle at point of common coupling depending on the size of DG to be utilized in the harmonic power flow modeling. The harmonic parameters are determined by using decoupled harmonic power flow method, in which the harmonic source modeling with harmonic current spectrum angle adjustment is embedded, while the nonlinear loads and inverter-based DGs are connected to the distribution power network. The allowable penetration level of DGs is determined based on power quality constraints including total harmonic voltage distortion, individual harmonic voltage distortion, and RMS bus voltage limits in the optimization framework. Fuzzy-c means clustering method is also applied to decrease the computational effort of the optimization process in the long-term load profile. The effectiveness of the proposed method is illustrated on the IEEE 33-bus radial distribution network for different scenarios.