基于改进下垂控制微网快速平滑并网/离网控制策略

微网在并网与离网两种运行模式进行切换时或造成系统的暂态冲击与振荡,对系统的稳定运行造成严重的后果。本文研究了下垂控制策略应用于微网系统快速平滑并网/离网的可能,提出了参考功率追踪实际计算功率的改进型下垂控制,抑制了微网两种运行模式切换时引起的暂态冲击。在此基础上,设计参考功率控制器在微网孤岛运行时,令参考功率为固定值,...     

基于本地测量的微网逆变器离/并网功率精确和统一控制

在包含多微源的微网系统中,微源逆变器输出功率的精确控制和离/并网运行模式下控制目标的自动切换对于微网电压和频率的稳定以及潮流的控制都具有重要意义。在下垂控制的基础上,提出了基于本地测量的自适应双虚拟阻抗和功率补偿导纳控制方法,消除了不同类型线路阻抗引起的功率耦合,改善了离网时负载分配的准确性。同时,通过提出一种自适应的电压补偿方法,实现了分布式电源离/并网运行的统一控制,并改善了离网时的电能质量和并网时输出功率的跟踪精度。通过建立离/并网模式下逆变器的小信号模型,对控制器参数进行了优化设计。仿真和实验结果验证了理论分析的正确性和所提出的控制方法的有效性。     

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。     

微网系统稳定运行及模式平滑切换研究

提出了一种基于对等结构的控制策略,实现微网系统在并网和孤岛两种模式下的稳定运行和平滑切换。稳定运行时的多环控制策略包含电压-相角下垂控制、虚拟阻抗控制和电压电流双环控制,可按逆变器额定容量之比精确分配负荷功率,保持系统电压幅值、频率的稳定。并网时采用基于双二阶广义积分器及锁频环的电压同步策略,使微网的电压幅值、相角快速向主网同步,从而平滑并网。解列时设计了功率同步策略,通过降低微网与主网间的交互功率,抑制切换时的功率冲击。仿真结果表明,所提控制策略能够保证微网系统的稳定运行,同时在过渡模式下,减小网络冲击,稳定系统频率,实现模式平滑切换。     

基于改进下垂法的微网并网控制策略研究

分布式微网并网控制策略研究对提高微网可靠运行有重要意义。针对微网系统孤岛运行时分布式电源间存在环流的问题,设计了无功环流抑制环节以改进下垂控制,通过平移下垂控制曲线实现了分布式电源在并网模式下的恒功率输出,在此基础上设计了并网预同步控制器,以保证并网时不会对电网产生大的冲击电流,最后,在Matlab/Simulink中对微网孤岛运行时无功环流的抑制、微网运行模式切换时的控制及微网并网后的恒功率控制进行了建模仿真,结果验证了改进下垂控制法的正确性和可行性。     

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。     

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。     

低压微网控制策略研究

为了避免微网运行模式变化时控制策略的切换,实现微网的平滑过渡,对传统的P-f和Q-V下垂控制进行改进,实现了并网运行时基于下垂控制的间接恒功率控制方式。并在脱网过程中采用了控制参数自动调节机制,以减小微网大功率不匹配引起的电压波动。分析了基于频率和幅值参考值正反馈的同步并网控制原理,在维持分布式电源输出功率的前提下利用下垂控制完成微网的同步并网。低压微网仿真结果表明,提出的控制方法能够有效地加快脱网过程中的电压调节速度,实现孤岛运行微网的平滑并网,降低运行模式变化给微网带来的冲击。     

一种单相逆变器并离网切换的统一控制策略

分布式能源系统中,逆变器通常具有并网运行与孤岛运行两种模式。当逆变器并网运行时,一般表现为电流源特性,向电网输送功率;当逆变器孤岛运行时,一般表现为电压源特性,控制本地电网电压与频率稳定;逆变器并离网切换过程时需进行两种控制模式的模式切换。提出一种基于下垂控制的单相逆变器统一控制策略,构造一种电压源电网支撑型逆变器,在并网与离网模式下均可稳定运行,从而实现并离网工况的无缝切换。建立逆变器阻抗模型,基于阻抗模型设计了下垂控制策略和下垂曲线,给出了逆变器并离网切换的控制逻辑,构建了实验样机,通过实验验证了所提出的理论分析和控制策略的可行性。     

基于虚拟阻抗的低压微网多逆变器环流抑制研究

低压微网内逆变器等效输出阻抗导致多逆变器间环流上升,低压微网整体运行出现异常,稳定性下降,严重时会造成器件损毁。为解决上述问题,提出基于虚拟阻抗的低压微网多逆变器环流抑制研究,在低压微网结构中,分析等效输出阻抗对输出功率特性的影响,提出多环控制策略,在下垂控制方基础上引入虚拟阻抗,将全部逆变器的等效输出阻抗由感性转变为阻性,均分低压微网负荷功率,提升低压微网稳定性。在Matlab/Simulink仿真平台内构建低压微网仿真模型,仿真结果显示引入虚拟阻抗后可将低压微网多逆变器间的环流最大值降至2A以下,保障低压微网系统稳定运行;分布式电源的离、并网情况下微网运行特性仿真结果证明所提方法及控制器的可行性与有效性,可有效实现整个逆变器并联系统的环流抑制。     

基于改进下垂控制的微网运行控制策略

针对传统下垂控制器在微网并网模式运行时受电网频率或电压幅值波动的影响,难以实现恒功率输出的问题,提出了一种动态调节下垂系数实现恒功率输出的控制策略.同时为平抑微网孤岛模式运行时因连网线路阻抗不同而产生的环流设计了无功环流抑制单元.此外,为了保证微网在运行模式切换时平滑过渡而设计了预同步控制器.所提出的控制策略通过Matlab/Simulink仿真平台验证了其正确性和可行性.     

基于非线性下垂控制的单模式微网并/离网无缝切换技术

双模式并/离网切换过程中会出现并网静态开关滞后于控制程序切换以及控制指令在切换前后会发生突变的现象,切换前后易产生电压、电流畸变,危害供电安全。分析了并/离网切换过程产生电压、电流畸变的原因,提出了改进的并/离网下垂单模式切换方法,采用平移下垂曲线并结合非线性下垂曲线控制策略。在此基础上,切换前对逆变器功率输出进行调整,实现了切换前后控制指令平滑过渡,抑制了电压电流畸变冲击,实现了并/离网平滑无缝切换。仿真和实验结果验证了所提策略的可行性。     

基于统一控制策略的光伏微网控制器参数敏感性分析

针对低压光伏微网中逆变器的控制,设计了一种基于统一控制策略的控制器,能够避免微网在并网和孤岛两种运行方式间切换时控制策略的转换,实现不同运行模式间的平滑切换及光伏微源功率均分。对传统的下垂控制进行改进,在传统下垂控制的基础上引入一个功率PI补偿器。根据阶跃响应动态指标和稳定性要求,利用根轨迹法优化设计控制器参数。最后,在Matlab/Simulink环境下进行了仿真,结果验证了所设计的控制器的可行性和有效性。     

微网稳定运行与模式平滑切换综合控制策略

提出一种基于下垂控制的微电网稳定运行与模式平滑切换综合控制策略。经理论分析和仿真得到结论:(1)所设计LCL-VSC型微源闭环解耦控制系统,由于包含全部LCL滤波参数,高频谐波抑制能力较强;(2)所提基于自适应功率补偿的无功-电压和有功-频率稳定控制策略,能够有效抑制微网孤岛模式下负载对系统电压、频率的扰动;(3)所提微网运行模式平滑切换控制策略,可实现模式切换时电压、频率和功率的平滑过渡。所提并网相位同步控制方法,由于融入了大电网电压锁相控制功能,取消了电网电压锁相环,并且,采取的相位调节方法消除了传统频率调节法对频率下垂控制的影响;所提离网功率同步控制方法,实现了离网瞬间微网输出功率与负载功率的同步,在稳定微网电压和频率的同时,确保电力开关的零负荷分断。     

基于储能广义控制算法的微网并/离网平滑切换控制策略研究

该文提出一种适用于储能并网逆变器的广义控制算法,实现微网并/离网平滑切换。该算法基于逆变器分层控制结构,利用被控制对象逆模型、二自由度控制原理,将储能系统部分传函"单位化",消除微网不同运行模式下控制层的结构差异,实现储能输出电流所含有害扰动量的动态全补偿。针对储能控制系统应用层,由于储能系统部分传函单位化,储能单元PQ控制时可实现系统电压所含有害扰动量的动态全补偿;下垂控制时通过引入微网电压、频率前馈补偿项,抑制孤岛微网电压、频率波动,并消除分布式电源输出电流及负载电流所含有害扰动量对应用层的影响。与此同时,控制层广义结构还可以避免微网运行模式切换时储能单元产生的暂态振荡,削弱切换过程对微网内分布式电源及敏感负荷的影响,最终实现微网运行模式平滑切换。为进一步验证所提控制算法的正确性与有效性,在Matlab/Simulink软件平台搭建了微网仿真系统,并对微网计划性与非计划运行模式切换进行仿真分析。     

柔性互联交流配电网的换流器并离网统一控制策略

提出一种并离网统一控制策略,在孤岛控制模式的基础上设计了主动功率调节功能,并网运行时按照有功-电压平方下垂的关系自动分配有功功率;离网运行时下垂功率控制自动切换成定交流电网频率和电压的孤岛模式。该方法适用于并网和离网2种不同的运行工况,并且省去了孤岛检测环节,大幅简化了控制系统结构。以四端柔性互联交流配电网系统为例,详细分析了并离网统一控制策略的参数设计方法,并建立电磁暂态仿真模型,针对并离网多种不同工况开展仿真。仿真结果表明,所提方法可以满足柔性互联系统的负荷均衡及转供的性能要求,同时也避免了并离网切换过程的过电流。     

基于主从控制微网的平滑切换控制方法研究

针对微网从并网运行切换到孤岛运行时的暂态振荡问题,提出一种基于主从控制微网的新平滑切换控制方法。首先设计主控电池储能单元的外环控制器和电流控制器;然后基于引起切换过程中暂态振荡的影响因素,提出了主控单元的平滑切换控制策略;最后采用分区域控制策略以减弱由于负荷和从控单元之间的功率差超过主控单元的容量所引起的振荡。仿真分析表明所提出的平滑切换控制方法不仅能使得微网从并网切换到孤岛运行时平滑地过渡,而且能够避免由于主控单元容量不足而引起的暂态冲击。     

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。     

光伏发电系统运行模式无缝切换控制策略

传统独立光伏发电采用电压型控制,并网光伏发电采用电流型控制,无法实现运行模式的无缝切换。为此,提出光伏发电系统在2种运行模式下都采用电压型控制,避免控制策略切换所引起的冲击。针对光伏发电系统的特点,分别设计了光伏逆变器在孤岛运行、并网运行及模式切换时的下垂控制策略。将下垂控制进行改进,通过动态平移下垂曲线,使光伏逆变器并网运行时能够始终输出最大有功功率,抑制不同情况下的功率偏移,同时维持直流母线电压稳定,孤岛运行时能够跟踪电网运行状态,减小并网瞬间的冲击。仿真结果和实验结果均验证了所提控制策略的有效性,光伏逆变器在孤岛模式及并网模式都能够满足稳态运行要求,模式切换暂态过程平滑无冲击。