基于非线性多智能体系统的微网分布式功率控制方法

传统下垂控制方法存在难以使微网负荷功率按照分布式电源容量合理分配的问题,为此在分析功率分配机理基础上,针对含多个分布式电源的微网,提出一种基于非线性多智能体系统的分布式功率控制方法。该方法在不影响有功功率分配精度前提下,通过引入有功扰动项使负荷无功功率可按照分布式电源容量实现精确分配。同时,为保证系统输出频率和电压均稳定在额定值或偏移很小,基于一致性和输入/输出线性化理论,在分布式电源多智能体网络拓扑结构下设计分布式非线性协同下垂控制器,弥补有功扰动引起的系统频率和电压的波动。仿真实验结果验证了所提控制方法的正确性和可行性。     

孤立微电网分布式二级功率优化控制

针对传统下垂控制的功率分配精度易受线路阻抗影响的不足,提出一种孤立微电网分布式二级功率优化控制策略。各分布式电源的控制器构成一分布式稀疏通信网络,与邻居控制器交互电压、频率信息。在仅有邻居分布式电源信息的基础上,利用一致性算法得到全网的平均电压和频率,用于二级优化控制。通过优化下垂控制的电压和频率参考值,实现有功功率按照额定容量比例精确分配的目标,并且进行系统电压和频率的调节。由于不存在中心控制器,该策略可靠性较高。最后通过Matlab/Simulink仿真验证了所提控制策略的有效性及优越性。     

基于事件触发的孤岛微电网二次协调控制策略

传统的下垂控制策略会导致孤岛微电网系统稳态的频率和电压偏移,且存在依赖于周期性通信、通信负担大等问题。对此,提出一种基于分布式事件触发的电压和频率二次协调控制策略。该策略针对多智能体的一致性追踪同步问题,将微电网中DG(分布式电源)视为多智能体系统中的智能体,将二次频率和电压作为追踪同步目标。所提出的控制策略仅要求分布式控制器之间在事件发生时刻进行通信,有效节约了通信资源,同时还具有频率和电压恢复功能以及准确的有功功率比例分配。采用Lyapunov方法分析了二次协调控制的稳定性和可行性,并通过孤岛微电网测试系统验证了所提控制方法的正确性和可行性。     

基于撑网逆变器的交流微电网分布式协调控制

为了解决分层控制体系中下垂控制存在电压调节性能和功率分配的固有矛盾,以及功率分配受线路阻抗影响的缺点,针对基于电网支撑型逆变器的交流微电网,采用扩散算法,提出了一种不依赖下垂机制的分布式协调控制策略：首先引入权重系数以协调各分布式电源所承担的负荷比例;其次,电压调节器、无功功率调节器和有功功率调节器中采用分布式控制,并基于扩散算法,控制功率分配和电压/频率精准调节。理论分析了扩散算法和一致性算法的收敛性能,并通过仿真对比基于传统下垂机制的分层控制策略,和基于一致性算法的分布式协调控制,结果表明：所提基于扩散算法的分布式协调控制策略在线路阻抗不匹配、负荷突变、通信故障、通信延时、变流器故障等情况下,能够同时实现电压/频率的精准调节和功率的精确分配,具有较高的稳定性。     

面向新能源波动的微电网频率和电压控制策略

在含有分布式电源(DG)的微电网中,传统的下垂控制会导致系统频率、电压出现较大的波动,需要上层的控制环节进一步消除这种偏差。然而在分层控制的框架中,各类控制策略多采用集中式控制,对通信有着较多依赖,使微电网的频率、电压调节和功率的分配具有一定的局限性。为实现分布式控制,依靠对多智能体一致性算法的运用,提出了一种分布式分层控制策略,以维持微电网的额定频率和电压以及实现有功、无功负荷在DG间的灵活分配。最后,通过实验验证了该控制策略的有效性。     

基于多智能体一致性协议的微电网分层分布实时优化策略

经济运行、频率和电压控制及系统稳定性是微电网实时控制的主要内容。基于多智能体系统一致性协议,提出了一种分层分布的实时优化策略。首先,在仅考虑分布式电源出力约束的条件下,应用一阶一致性实现对分布式电源有功出力的控制,优化运行成本;其次,针对下垂控制特性,提出了一种新的二阶一致性协议,用于实现分布式电源功率的精确控制;最后,应用一致性协议实时协调分布式电源的下垂参数,实现了系统频率和电压的优化。通过Lyapunov直接法对所提策略进行稳定性分析,证明系统是渐进稳定的。仿真分析及结果验证了所提策略的有效性。     

孤岛微电网的分布式有限时间事件触发二次协调控制

针对传统的下垂控制策略会导致孤岛微电网稳态角频率和电压偏离额定值,且其依赖周期性通信的问题,提出一种孤岛微电网的分布式有限时间事件触发二次协调控制.首先基于多智能体系统的追踪一致性,即以系统稳态电压和角频率参考值为虚拟领航者,视分布式电源(DG)为多智能体系统的智能体,来实现系统电压和角频率的恢复控制以及期望的有功功率比例分配.然后设计了分布式有限时间事件触发二次协调控制,且只在事件触发时刻进行信息交换,其余时刻利用状态估计器输出代替DG实际状态.采用李雅普诺夫方法分析了所提策略的稳定性和可行性.最后在MATLAB/Simulink中搭建孤岛微电网测试系统进行仿真分析,仿真结果及理论分析验证了所提控制方法的有效性和优越性.     

考虑源网荷互动的虚拟发电厂分布式协同控制

随着新能源智能配电网的快速发展,源-网-荷的互动变得越来越频繁,而虚拟发电厂以其灵活的组成结构,通过充分利用先进的广域量测技术、分布式电源管理技术、信息通信技术、馈线自动化技术等手段,克服了发电厂和用户侧之间的物理界限。为了克服高渗透率新能源对虚拟发电厂并网造成的挑战,提出了一种基于多智能体系统的分布式协同优化控制策略。在通信网络中,邻居智能体间进行信息交换,应用一致性算法进行二级优化控制,修正本地下垂控制的参考电压和频率,实现了各分布式设备有功功率的精确分配,减少了通信时间。     

孤岛微电网的新型功率分配与电压调整控制策略

传统下垂控制难以保证孤岛微电网中并联微源的功率分配精度,同时存在母线电压跌落的问题,供电电压质量较低,针对上述问题,提出一种基于一致性算法的分布式控制方法。相邻微源间进行低带宽通信,每台微源利用其本地信息及获取的其他微源的信息,结合离散一致性算法对系统平均电压进行迭代估计,并在P-V控制环中增加PI控制器,利用系统平均电压这一公共量实现了有功功率的合理分配,并提高了系统电压质量,实现了电压的调整。针对含有4台微源的孤岛微电网系统,利用Matlab/Simulink搭建了仿真模型,对传统下垂控制与所提控制策略进行了仿真与对比分析,仿真结果验证了所提控制策略在功率分配与电压调整方面的优越性。     

考虑直流电压稳定的VSC-MTDC附加频率自适应下垂控制策略EI北大核心CSCD

传统附加频率下垂控制方法直接将交流侧频率偏差和直流侧有功功率参考值进行线性耦合,由于有功功率参考值与频率偏差的系数,即频率下垂系数是固定值,在频率调节过程中不仅容易引起较大的电压变化而且导致直流电压越限从而威胁直流设备的安全以及系统的稳定性。首先利用虚拟惯性技术,将电网频率和多端柔性直流(voltagesource converter multi-terminal DC,VSC-MTDC)输电系统中直流侧有功功率进行耦合,提出了考虑直流电压稳定的VSCMTDC附加频率自适应下垂控制策略。该方法可使频率下垂系数根据换流站容量和电压下垂系数的变化自动调节,从而适度调节有功功率参考值增量大小,减少直流电压在调节过程中的超调量,提高电压质量和互联系统的稳定性。然后分析了所提控制策略的稳定性,并通过求解输电系统根轨迹的方法获得了控制器参数的稳定范围。仿真结果验证了所提方法的可行性和有效性。     

孤岛微电网分布式P-V协调控制策略

为提升有功功率分配精度和降低线路损耗,研究了一种孤岛微电网分布式有功-电压(P-V)协调控制策略.重点提出了考虑线损系数及节点电压优化量的有功分配因子设计方法,并研究了基于有功分配因子一致原则的功率分配方法.采用分布式稀疏通信网络进行信息交互,利用一致性算法得到二级控制所需的有功分配因子平均估计值和系统平均电压估计值,...     

多储能直流微电网的分布式控制

下垂控制在直流微网中的应用越来越广泛。但是下垂特性以及直流母线电阻的存在,使得节点电压偏离额定值且影响系统的负荷分配。为充分发挥直流微电网中储能系统的作用,本文提出了多储能系统直流微电网的分布式控制策略。该控制策略在传统V-I下垂控制策略的基础上加入了平均电压控制环节和功率协调控制环节。两环节通过一致性算法仅仅需要交换相邻两节点的信息,构建一个稀疏的信息交流网络,就能补偿下垂控制造成的电压偏移,且负荷能够按照不同储能系统的荷电状态来分配。针对上述所提的控制策略,本文首先对含两储能系统的直流微电网进行了小干扰稳定性分析。然后在MATLAB/SIMULINK中搭建了含三储能系统的直流微电网模型,通过时域仿真验证了所提控制策略的有效性。     

微电网中基于公共负荷侧电压的改进下垂控制

针对多逆变器并联的微电网系统,以均匀分配各逆变器无功功率,减少各逆变器输出电压降落为目标,文章对改进传统下垂控制方法展开了研究。首先在分析了传统下垂控制方法分配逆变器无功功率不均匀机理的基础上,提出了一种引入公共负荷侧电压反馈的下垂控制方法;然后小信号分析方法对该策略进行建模,为系统参数设定提供了理论依据;最后通过MATLAB仿真来验证本文的控制策略,仿真结果显示,在不影响有功负荷在分布式电源间分配的情况下,能够改善分布式电源间无功出力的分配关系,提高微电网的供电质量。     

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。     

含异构分布式电源的微电网无功功率分散分层控制策略

无功功率—电压下垂与电压—无功功率下垂是多逆变器孤岛微网系统中两种典型的分布式电源无功控制方式。针对含异构分布式电源的微电网,提出了无功功率的分散分层控制策略:①通过改进空载电压,能够在阻抗不匹配的情况下实现无功功率的合理分配,并将公共连接点(PCC)电压恢复至额定值;②基于不同时间尺度搭建分层结构,能够满足微网静态和动态性能的需求;③摆脱传统控制中通信的制约,实现分布式电源即插即用效果。最后,小信号分析、时域仿真以及RT-LAB硬件在环仿真实验验证了控制策略的可行性和有效性。     

基于自适应经济下垂控制的微电网分布式经济控制

在孤岛微电网中,传统下垂控制按分布式能源的容量比分配有功功率,容易使微电网的整体运行成本偏高。为有效降低系统运行成本,依据等微增率准则提出一种基于边际成本的经济下垂控制框架,在该框架下分布式能源能够按照等边际成本出力。考虑到分布式能源的最大出力限制,提出基于一致性的分布式自适应控制器,将功率稳定在最大值,从而退出边际成本一致性。提出一种分布式二次频率控制器有效恢复孤岛微电网的频率。仿真结果证明了所提控制器的有效性以及抗通信失败的性能。     

基于Zigbee通信网络的低压微电网分布式功率控制

针对低压微电网中传统下垂控制难以实现多个分布式电源(Distributed Generations, DGs)按照下垂系数合理分配有功输出的问题,提出了一种基于通信网络的分布式控制策略。采用并构建了Zigbee无线通信网络拓扑结构以实现DG间的信息交互。设计了基于一致性算法的分布式PI控制器以实现多个DG的有功输出按额定比分配。最后通过仿真验证了所提方法的可行性,并表明网络延时和网络拓扑结构的变化会影响微电网系统的稳定性。     

Dynamic Stability Improvement of Decentralized Wind Farms by Effective Distribution Static Compensator

Dynamic instability of decentralized wind energy farms is a major issue to deliver continuous green energy to electricity consumers. This instability is caused by variations of voltage and frequency parameters due to intermittencies in wind power. Previously, droop control and inverter-based schemes have been proposed to regulate the voltage by balancing reactive power, while inertial control, digital mapping technique of proportional-integral-differential (PID) controller and efficiency control strategy have been developed to regulate the frequency. In this paper, voltage stability is improved by a new joint strategy of distribution static compensator (DSTATCOM) six-pulse controller based reactive power management among decentralized wind turbines and controlled charging of capacitor bank. The frequency stability is ensured by a joint coordinated utilization of capacitor bank and distributed wind power turbines dispatching through a new DSTATCOM six-pulse controller scheme. In both strategies, power grid is contributed as a backup source with less priority. These new joint strategies for voltage and frequency stabilities will enhance the stable active power delivery to end users. A system test case is developed to verify the proposed joint strategies. The test results of the proposed new schemes are proved to be effective in terms of stability improvement of voltage, frequency and active power generation.     

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。