含多种分布式电源的微电网控制系统研究

针对微网的并网与离网运行方式以及两种运行方式之间的转换,提出一种含多种新能源分布式电源的微网控制策略,建立控制系统。采用直流与交流微电网混合方式对交流负荷供电,在交流侧,采用独立的公共DC/AC变换,连接到一条微网母线上。针对微网的并网运行模式,建立P/Q控制模型,离网运行模式采用V/f控制方法。采用风力发电、光伏发电、蓄电池储能3种微源作为组网单元,对3种微源进行并/离网切换及负荷切断/闭合运行控制,建立微电网系统仿真,初步验证系统可行性。     

基于频率分割和虚拟直流机的混合储能控制策略研究

针对直流微电网混合储能中能量电池使用寿命的问题,设计频率分割器和功率调节环节,通过对系统净功率进行分割,提升混合储能的平抑效果和能量电池的使用寿命。并考虑到微电网储能变换器低惯量和弱阻尼的特点,采用虚拟直流发电机控制策略,提升系统的暂态稳定性。通过仿真结果表明,相较于传统PI控制,所设计的控制策略可以使母线电压波动小于0.53%;并且能量电池的功率波动和功率电池相比,变化趋势明显平缓。     

光储微电网建模仿真研究

微电网作为分布式能源接入的一种有效手段,已经成为电力领域的重要研究课题之一。文中基于光伏电池和铅酸蓄电池的等效电路及数学模型,在MATLAB/Simulink仿真环境下搭建了光伏电池和铅酸蓄电池的仿真模型,采用性能较好的基于功率占空比二次微分的MPPT算法对光伏电池进行控制,并对光伏发电系统和蓄电池储能系统分别采用PQ、V/f控制策略进行组网,搭建光储微电网仿真模型。最后通过仿真验证光储微电网模型及控制策略的正确性。     

新能源微电网综合实验平台及教学研究

新能源微电网综合实验平台集成了多种分布式发电与储能装置,其结构灵活多变,可满足不同运行方式的需求.本文介绍了该实验平台系统架构与硬件组成,以及集中式管理系统,并选取三类代表性运行模式进行介绍.借助该综合实验平台设计了分布式电源运行特性验证、并网逆变器控制策略设计、并离网状态切换、运行优化策略验证等实验,通过教学实践增强学生对分布式电源、微电网系统的认知与理解.     

户用型微电网恒功率控制方法的研究

针对光储独立微网中直流母线电压易受光伏发电功率及负载用电功率的波动影响,通过类推V-I下垂控制提出一种功率-电流(P-I)控制策略,用控制系数k来改变与光伏发电输出功率的数学关系,以实现微网的功率平衡,可有效抑制微网直流母线电压的波动。通过建立光伏电池及蓄电池数学模型,分析PV发电输出功率与负荷功率的关系,推导出系数k与光照强度及储能充放电电流之间的关系式,设计了一种P-I控制器。Simulink仿真结果表明,该P-I控制方法能有效地协调控制直流母线功率平衡,有效地提高系统的稳定性。     

微电网功率跟踪策略优化研究

针对微电网功率跟踪控制复杂、实时性差的问题,提出微电网系统负载功率跟踪与各分布式电源最大功率跟踪的分层控制策略。在构建含风力发电、光伏发电及蓄电池的风光储系统模型的基础上,针对电源层采用基于扰动观测法的最大功率跟踪,实现分布式电源的效率最大化;配电层采用基于直接功率控制的负载功率跟踪,保证系统功率平衡。研究结果表明,两种功率跟踪控制策略同时发挥作用,可以减少控制模块的工作量,缩短系统响应时间,优化了传统微网功率跟踪策略。     

基于模糊控制的微电网储能容量优化研究

在风光互补发电系统组成的微网中,储能技术的应用占有重要地位,为了优化混合储能系统的运行,利用滑动平均滤波算法将目标平抑功率分配到蓄电池和超级电容器中。考虑到各储能元件的荷电状态,提出利用模糊控制理论改变平均时间定值。利用MATLAB/Simulink构建模型进行仿真,仿真结果表明了所提的策略有效避免储能系统元件的荷电状态越界,达到控制的目的。     

基于占空比模糊控制的光伏发电系统MPPT技术

为了有效地利用太阳能,有必要对光伏发电系统进行最大功率点跟踪(MPPT)控制研究。文中以两级式光伏并网发电系统为研究对象,建立了任意外界环境下的光伏阵列数学模型。由于光伏阵列的非线性输出特性,将模糊控制思想引入最大功率点跟踪,提出占空比模糊控制的扰动观察法的MPPT控制策略,并通过计算机进行仿真验证。与传统的占空比扰动观察法相比较,该方法能够更加快速、准确地跟踪上太阳能电池的最大功率点。     

基于微电网直流母线电压的正弦扰动MPPT法

微电网中直流母线电压的波动影响着系统的稳定,光伏发电能量过剩造成直流母线电压上升,无法通过下垂控制来维持母线电压稳定,从而影响系统平衡。通过对光伏MPPT的控制,提出一种正弦扰动非线性控制,使得微电网系统在光伏能量过剩时不工作在最大功率点,从而维持直流母线电压的稳定。在psim上搭建仿真模型,验证方法的有效性。     

基于飞轮储能的新型动态电压恢复器的研究

提出一种基于飞轮储能的新型动态电压恢复器(DVR),其可对深度电压暂降进行补偿;大功率、高储能量的飞轮储能单元成本高昂,为提高飞轮的总储能量,采用飞轮储能阵列,各台飞轮储能单元并联连接于同一直流母线.详细分析该系统的工作原理和各部分的控制策略;对飞轮储能阵列运行于放电状态的控制策略进行了研究,提出了一种新型的放电控制策略.最后利用Matlab/Simulink对系统进行仿真,验证了所提拓扑结构及控制策略的可行性.     

混合储能系统在微电网中的应用

随着新能源发电技术的不断发展,接纳这些分布式电源的微电网也日益壮大,但分布式电源的输出功率具有间歇性且随机性强,影响微电网的运行及电能质量等。为了增强微电网的运行稳定性及供电质量,将储能系统应用到微电网结构中。而单一的储能系统已经不能满足微电网的需求,因此采用超级电容器和多硫化物溴电池(PSB)混合储能系统,利用超级电容的快速响应和功率密度大等特性快速填补微电网的功率缺失,当需要长时间提供电能时则由PSB来填补。超级电容器与PSB组成的混合储能系统兼具功率型和能量型储能元件的优点,可以更好的发挥储能系统在微电网中的作用。     

一种无电解电容隔离型Cuk逆变器及其功率解耦策略

基于隔离型Cuk变换器具有电气隔离、结构简单、输入电流连续等优点,提出一种新型隔离型Cuk逆变器及其功率解耦策略。首先给出Cuk逆变器的拓扑结构及控制策略,详细分析了工作原理,该结构不需要中间母线电解电容,减小了变换器的体积,可提高功率密度与可靠性。针对输入直流侧存在二次电流纹波,进一步提出在逆变器输入端并接一个有源功率解耦单元以消除二倍频脉动电流,详细分析解耦单元工作原理、特性、关键参数设计及控制。搭建500 W的实验仿真电路,仿真结果证明了所提逆变器及其控制策略的可行性。     

PWM整流型变频调速系统降电容控制策略

为了改善系统的输入功率因数,并有效降低直流母线电容容量,本文对基于三相PWM整流的永磁同步电机变频调速系统展开了深入的研究,论证了PWM整流型变频调速系统降低直流母线电容的可行性,并提出一种基于功率前馈的降电容控制策略。该策略在传统的双闭环控制策略中增加了功率前馈环节以提高降电容后变频调速系统的稳定性。仿真结果表明所提降电容控制策略有效克服了直流母线电容较小情形下,整流侧和逆变侧功率强耦合引起的系统不稳定问题,改善了直流母线电压纹波特性。     

基于飞轮储能单元的动态电压恢复器优化补偿方法研究

配电系统中的电能质量问题一般与电压暂降有关,而飞轮储能装置具有效率高、功率大等特性,可用来解决电能质量问题。本文用一种基于飞轮储能系统的动态电压恢复器（DVR）解决配电网电压暂降问题,建立含飞轮储能单元并联型DVR模型,重点分析并联型飞轮储能系统的工作模式及相对应的充放电控制策略。配电网中DVR模型主电路采用混合级联H桥拓扑结构,在补偿控制策略方面,提出一种优化补偿控制策略,该方法可以减少所需注入DVR的有功功率和延长系统的补偿时间。通过仿真分析与实验验证,表明了所提模型以及相关补偿控制方法可行性和有效性。     

一种复合储能系统的改进控制方法

为了平抑新能源电源发电中产生的功率波动,文中将磷酸铁锂电池和超级电容组合,通过双向半桥变换器构成复合储能系统。根据储能元件对功率波动的频率需求不同,采用低通滤波确定各储能元件的给定功率,并用双闭环控制结构对双向变换器进行控制,同时考虑到储能元件的荷电状态对系统的影响,优化了储能系统的控制策略。Matlab/Simulink仿真结果表明,在复合储能系统稳定性提高的同时,储能电池的损耗降低,验证了所提出能量分配方案及控制策略的有效性。     

基于需求侧响应的广义储能容量配置方法研究

微电网作为新能源消纳的有效形式,对风光资源的消纳产生了重要的促进作用。但是,由于风光发电的不确定性以及波动性,导致微电网内部弃风弃光以及失负荷问题严重。广义储能结合需求侧资源及传统储能的双重优势,为解决上述问题提供了新思路。因此,本文提出一种考虑需求侧响应的广义储能配置方法。本文介绍了广义储能的模型,建立了广义储能配置的双层模型。模型上层以惩罚成本最小为目标,发挥需求侧资源的优势,降低微电网弃风、弃光及失负荷功率;在上层的基础上,下层以微电网净现值最大为目标,得到广义储能的配置方案。通过对3种不同策略的比较,证明了需求侧参与响应时,可实现用户与电网的双赢。     

考虑微电网并网接入的配电网无功优化

微电网集分布式发电系统、负荷和储能于一体,提高了分布式发电系统的综合利用.微电网的并网接入对配电网的综合无功优化产生影响,因此,配电网的无功优化过程中需要考虑微电网并网接入的影响.本文在充分考虑微电网运行特性的基础上,构建考虑微电网运行特性的配电网综合无功优化,建立以系统有功网损与节点电压为目标的综合无功优化模型,把含微电网的配电网无功优化转化为一多约束的非线性混合优化数学问题,并利用粒子群算法进行求解.通过IEEE 33节点系统的仿真算法分析验证本文提出方法的有效性和正确性.     

含多分布式能源的微电网孤岛无缝切换策略

针对微电网并网运行切换至计划孤岛运行时负荷侧暂态振荡,提出一种孤岛无缝切换策略,有效降低负荷侧电压与频率振荡幅度。含多分布式能源的微电网孤岛运行时采用主从控制结构,主逆变器从P-Q控制切换至V-f控制,用于稳定负荷侧电压与频率。从逆变器采用P-Q控制,稳定系统内有功功率平衡。孤岛切换时,主逆变器采用状态跟踪控制,削弱因逆变器控制策略切换导致的输出不稳定性。基于PSCAD的仿真实验表明,该控制策略可有效降低孤岛切换瞬间负荷侧的电压与频率振荡,提高微电网供电稳定性。     

海岛智能微电网多源协调优化运行研究

海岛微电网是解决离岸岛屿自主供电的重要途径,海岛微电网的优化运行是提高海岛供电能力的重要保障。基于海岛的实际情况,分析海岛微电网可再生能源分布式发电系统的运行特性,综合考虑海岛微电网运行的经济成本、环境折算成本等多个系统运行指标,区别于传统的海岛微电网构成,构建基于光伏发电、柴油机发电和潮流能发电的海岛智能微电网优化模型。由于粒子群优化算法的局限性,提出一种改进的粒子群优化算法对提出的微电网多目标多约束问题进行优化计算,形成海岛微电网系统的协调优化调度策略,从而提高系统资源的优化配置。最后,通过实验验证方案的可靠性和合理性,为海岛微电网的建设提供了重要的技术支撑。     

含多种分布式电源的微电网控制策略研究

微电网是一种可控的小型发电配电系统,是将分布式电源、负荷、储能以及控制装置进行结合,能够对大电网和分布式电源两者之间的矛盾进行有效的解决,从而不断的推动分布式发电技术的发展和进步.但是分布式电源单机接入成本高、控制困难,一定程度上限制了其大规模的使用.为了确保含多种分布式电源的微电网的稳定运行,必须对分布式电源及其相应的电力电子接口设备进行有效的控制.本文结合笔者多年工作经验,阐述了含多种分布式电源的微电网控制策略.