基于自调节下垂控制的分布式电源并联运行技术

在孤岛运行模式下,各分布式电源并联运行时输电线路阻抗值存在差异,采用传统的下垂控制难以实现无功功率输出按DG容量比例合理分配。针对该问题,提出一种改进的自调节下垂控制策略,该改进策略在传统无功-电压下垂控制基础上,引入关于输出无功功率的比例积分控制环节后使无功功率输出与线路阻抗无关,从而实现无功功率输出按DG容量比例合理分配,抑制了系统无功环流分量。最后通过Matlab仿真平台搭建DG并联运行仿真模型验证了该改进策略的有效性。     

基于改进下垂控制的分布式电源并联运行技术

在多分布式电源(distributed generation,DG)并联运行的系统中,传统的下垂控制受线路阻抗的影响,难以实现无功功率的合理分配,为此提出了改进下垂控制方法。讨论了功率与电压、频率的关系,分析了DG容量对下垂参数选择的影响,并在此基础上采用Q-ΔU(Q为分布式电源输出的无功功率,ΔU为分布式电源输出电压的变化值)下垂控制和ΔU恢复机制相结合的控制方法对DG输出的无功功率和电压进行控制。算例结果验证了该方法的可行性。     

基于有功-相角下垂控制的分布式电源逆变器并网控制方法

有功-频率下垂控制是微电网离网运行时的常用控制方法,然而存在频率偏差等问题。基于同步定频的有功-相角下垂控制具有众多优势,但尚未研究有功-相角下垂控制如何在并网工况下使用的问题。针对微电网场景,提出了基于有功-相角下垂控制的分布式电源逆变器并网控制方法,设计了比例控制和比例积分控制2种控制器,用以补偿同步相位。此外,还提出了有功-相角下垂控制下微电网并网转离网的切换控制方法。再者,建立了所提并网控制方法下微电网的小信号动态模型,通过粒子群算法优化了并网控制参数。最后,通过基于Simulink平台的时域仿真和RT-Lab半实物平台的硬件在环实验验证了所提方法的有效性。     

基于频率恢复控制的逆变器主动同步策略研究

随着微电网的提出,运行于独立和并网双模式的并网逆变器受到越来越多的关注。逆变器并网过程中与大电网的同步问题是实现逆变器平滑并网的关键,如何保证并网过程中频率和相角的精确快速控制是主动同步控制的难点。本文提出了一种适用于下垂控制的主动同步控制策略,该策略采用频率恢复控制方法使得并网逆变器工作频率固定为额定值,主动同步过程只需考虑幅值和相角同步,简化了控制策略,解决了采用传统下垂控制时频率和相角难以实现同时同步的问题。仿真和实验验证了该方法的有效性。     

基于APEO的分布式电源改进型下垂优化控制策略研究

如何对分布式电源的控制策略和控制参数进行优化改进设计,使其更适应于线路阻抗为阻性的低压离网微电网等工作环境,具有重要意义。为此,设计提出了一种基于自适应群体极值优化(APEO)的分布式电源改进型下垂优化控制方法。该方法内容为在传统下垂控制的基础上引入阻性下垂控制和相位平移量的累加控制,并将分布式电源改进型下垂控制器参数优化设计问题转换为一个典型的有约束优化问题,利用所设计的APEO算法获得分布式电源改进型下垂控制器最优参数,最终实现了电压稳定和功率协调的解耦控制,降低了分布式电源并离网切换时的暂态冲击,实现了分布式电源在工作模式未切换状态下的热插拔功能。最后在由两台容量为10 kW分布式电源构成的微电网实验系统上进行了硬件平台测试实验,验证了所提出的控制策略的有效性和可行性。     

基于鲁棒优化的主动配电网分布式电源优化配置方法

为优化配置作为分布式发电的有效管理平台的主动配电网,针对含分布式发电并网的主动配电网优化配置问题,给出一种基于鲁棒优化理论的优化配置模型。首先,以综合配置成本最小为目标函数,计及功率平衡约束、可控微源运行约束、旋转备用约束等必要约束条件,建立主动配电网优化配置模型。针对模型中的不确定性,采用鲁棒优化框架将分布式光伏和风电区间模型中的不确定变量进行消除,再采用线性对偶理论和拉格朗日求导法将其转化为确定性的优化配置模型。仿真算例表明,主动配电网相比于传统配电网具有更高的运行经济性和可靠性。同时,所建立的模型能够计及风光出力不确定性对配置结果的影响,从而适用于主动配电网优化配置方案制定。     

主动配电网的分布式电源优化规划方案研究

主动配电网(ADN)模式是一种可以优化利用分布式能源资源的技术解决方案。在评估主动配电网的分布式电源接入方案时,计及分布式电源的发电效益成本以及其对电网运行影响的基础上,考虑分布式电源的减排指标,构建主动配电网低碳优化目标函数模型。在各指标权重赋值时,为避免造成人为主观性过强,根据1-9标度法,通过一致性校验形成判断矩阵,得到合理的权重系数。其次,为体现各指标变化趋势并具有一定区分度,采用隶属度函数对各指标值进行隶属化,将各自的效益值隶属化后与对应的权重加权。最后,基于遗传算法对IEEE14节点算例开展方案分析,得出分布式电源的优化规划方案,结果表明所提出的低碳优化模型合理有效。     

直流配电网下垂参数小干扰稳定优化调控方法

以基于下垂控制的直流配电网为研究对象,推导建立了下垂控制模式下典型环状直流配电网的小信号状态空间模型,对传统下垂参数经济优化模型中存在的系统调控不稳定问题进行了分析,进而提出了考虑小干扰稳定约束的直流配电网下垂参数优化调控方法,以确定性预测场景和极端场景下直流配电网小信号状态方程的特征值谱横坐标作为系统小干扰稳定约束,来优化系统网损。此外,为求解该模型,针对传统算法中存在的易陷入局部最优解、特征值迭代误差积累和计算效率较低等问题,在序列非线性规划算法和遗传算法的基础上提出了改进策略。数值实验结果表明,该优化模型在保证系统小干扰稳定的前提下能较大程度地提升系统运行经济性,同时提高系统适应不确定源荷功率随机波动的鲁棒性;所提出的算法改进策略可以在保证优化结果可靠有效的前提下,提高算法的寻优能力和计算效率。     

基于虚拟同步发电机双机并联系统的 参数自调节优化控制策略

针对虚拟同步发电机(VSG)双机并联系统在采用固定的转动惯量及阻尼系数时无法兼顾有功功率振荡和频率波动的问题,该文提出一种参数自调节优化控制策略。首先,建立VSG双机并联系统的小信号模型,分析转动惯量及阻尼系数对输出有功特性的影响;其次,在满足系统动稳态性能的转动惯量及阻尼系数限定取值范围内,根据转子角速度变化率及其偏差量引入了改变转动惯量及阻尼系数的参数自调节优化控制;最后,通过仿真结果验证了所提控制策略的有效性。该策略在保证系统稳定运行的同时,既可抑制VSG并入交流母线过程中的有功振荡,亦可提高频率的支撑能力。     

间歇性分布式电源在主动配电网中的优化配置

以分布式风电和光伏为代表的间歇性分布式电源IDG(Intermittent Distributed Generator)得到了快速发展。考虑风速、光照强度和负荷之间的时序相关性,以年碳排放量最小为目标建立了IDG在主动配电网中的多场景优化配置模型。该模型能够计及调节有载调压变压器抽头、切除IDG出力和调节IDG功率因数3种主动管理措施。利用K-means聚类法对场景数量进行缩减并得到每个场景发生的概率。提出采用自适应遗传算法和原对偶内点法相结合的混合求解策略对模型进行求解。IEEE 33节点主动配电网算例仿真结果验证了所提模型与方法的有效性。     

基于自适应下垂特性的虚拟同步发电机控制策略

基于虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)控制的光储单元可用于组建独立微网,并为微网稳定运行提供有力支撑。但由于分布式电源输出存在波动性和间歇性的问题,在长期运行过程中,功率供需不平衡将会导致储能设备的荷电状态超过安全运行范围。针对该问题,将根据荷电状态调整下垂系数的方法拓展到VSG控制之中。通过分析发现,改变下垂系数难以有效实现控制目标,且可能造成系统失稳。通过引入自适应下垂特性的概念,使用平移下垂特性的方法对VSG控制做了进一步改进,改进后的VSG控制减少了对系统稳定性的影响,更有利于实现有功功率的合理分配与荷电状态的快速调整。通过Matlab/Simulink工具搭建了仿真模型,对相关分析和所提策略进行了系统仿真和方法验证。     

基于改进下垂控制的微电网有功与频率控制策略

在分析传统下垂控制调整系统有功和频率过程基础上,提出了微电网在离网和联网运行时下垂控制的两种改进措施。利用改进控制策略,可以实现微电网离网运行时的频率恢复过程,实现稳态时的无频率偏差运行;联网运行时微网中逆变型电源根据预先设定的有功功率值自动投入运行:对于储能装置,自动转换为吸收有功功率;对于可调型微源,可以发出预先设定的额定有功功率。最后通过Matlab/Simulink仿真验证了所提策略的有效性。     

基于下垂控制并网逆变器改进控制策略的研究

在此针对微网逆变器下垂控制策略进行了分析,并在下垂控制基础上介绍了基于虚拟阻抗下的控制策略,推导了纯阻性与感性负载下下垂控制特性方程。针对传统下垂控制系统无功功率在阻抗不一致时无法实现无功功率均分问题进行了研究,推导出了无功功率不均分的原因。在传统下垂控制的基础上提出了基于虚拟同步电机的下垂控制策略,解决了阻抗不一致时阻抗不均分问题,同时也实现了输出电压的稳定。最后通过Matlab/Simulink仿真验证了控制策略的有效性,通过实验验证了该控制策略的正确性。     

基于功率下垂特性的直流微电网分布式控制

针对直流微电网传统的下垂控制微源间功率分配不均导致系统环流以及直流母线电压偏移造成系统不稳定等问题,提出了一种基于功率下垂特性的直流微电网分布式控制.该方法通过引入微源输出电压、输出功率标幺值来效验微源的输出功率,确定各微源的运行条件,从而实现负载功率按照分配功率与额定功率成比例的方法精确分配,减少了系统环流;通过增加...     

基于自适应下垂法的有功功率均分控制

在低压孤岛微网中,受到线路阻抗不一致的影响,线路阻抗与并联逆变器的容量不匹配,传统下垂控制方法不能使并联逆变器有功功率达到均分的效果;并且传统下垂控制法反馈信号很难准确的测到线路阻抗后公共节点的电压。针对以上问题,提出了一种自适应的下垂控制方法,该方法具有可变的下垂系数和可变的空载电压,自动调节下垂系数和空载电压来减小并联逆变器有功功率分配的偏差和降低线路阻抗上的电压降。在负荷发生突变和扰动的情况下,利用MALATB2014a/SIMULINK软件平台分别对传统下垂控制和自适应下垂控制进行仿真实验验证,仿真结果验证了自适应下垂控制方法不仅可以使并联逆变器有功功率分配达到均分,还可以大大改善线路阻抗上的电压降。     

基于自适应下垂控制的柔性能源变换器

采用传统下垂法控制的柔性能源变换器能够实现并离网的无缝切换,但是由于缺乏惯性导致其在输出指令突变时系统容易产生频率突变从而影响系统的稳定性。对基于下垂控制的柔性能源变换器加入低通滤波器使频率平滑转变,等效达到了同步发电机的惯性效果。低通滤波器的截止频率越低则模拟的惯性效果越大,但也使逆变器调节速度越慢,从而产生能量过冲以及导致调整时间过长。为使柔性分布式能源变换器不仅具有抑制输出功率指令突变时所需要的惯性,而且能够减小惯性导致的功率过冲,并更快地达到稳定状态,充分利用逆变器灵活的参数调节能力,提出了根据逆变器输出情况对低通滤波器时间常数T进行自适应变化的自适应下垂控制。同时将该方法用于并网前同步,使并网前同步既具有惯性又能够快速完成同步过程。最后对柔性能源变换器输出功率指令突变时的自适应下垂控制进行了暂态能量的推导,从理论上分析了所提方法的有效性和可行性,并通过仿真和实验进行了验证。     

一种改进的异步电机VVVF系统稳定性改善方法

通用脉宽调制(PWM)变频器驱动异步电机工作在VVVF模式下时,系统较易遭受持续振荡问题,该问题在轻载和低频条件下尤为突出。为抑制振荡,提升这一简单变频调速方案的工程实用性,这里在分析系统振荡内在机理的基础上,提出了一种增强型VVVF控制策略。该策略依据定子电流的振荡分量,对通用逆变器输出电压的幅值和频率进行下垂调节,其对应定子电流振荡分量的提取是通过定子电压定向坐标系下双低通滤波器的设计实现的。在下垂算法设计中,有功电流振荡分量用于电压频率下垂控制,而无功电流振荡分量则用于电压幅值下垂控制。该策略在维持VVVF模式参数鲁棒性和简单性的同时,如同小信号分析所表明的那样,较好地改善了系统的稳定性和运行性能。方案的有效性通过仿真和实验得到了证明。     

基于下垂控制的逆变器参数对微电网稳定性的影响研究

微电网对新能源具有较强的接纳能力。作为最能体现分布式电源“即插即用”特性控制技术,下垂控制也是实现孤岛模式下微电网电源间协调运行的热点技术。然而,当前该领域的研究大多集中在网络拓扑层面,对逆变器内在控制结构的研究并不深入。文章首先着眼于微电网下垂控制策略中逆变器个体的控制稳定性,在深入研究内在控制结构的基础上,建立了个体逆变器控制的全结构小信号传递函数模型;其次结合案例,从理论角度定量分析了控制器参数（下垂系数与电压环系数）的变化对系统稳定性的影响,并结合根轨迹法确定控制参数的选择范围,为逆变器的选择提供参考;最后利用时域仿真验证模型的实效性与分析方法的实用性,并证明结果能满足微电网稳定运行与动态特性要求。     

基于变参数减载控制的风电场一次调频策略

变速恒频风机通过电力电子设备实现并网,导致机组转速与系统频率不再有耦合关系,无法主动响应系统频率变化。针对风电大规模并网引发的系统调频安全问题,采用优先减载低风速机组的风电场预留备用策略,并结合桨距角控制,实现满足系统备用需求,同时最大限度地储存旋转动能;然后提出了变调频系数的虚拟惯量控制策略,给出了下垂系数的整定方法,以实现风机减载功率充分释放,为系统提供可靠的调频功率支持。在DIgSILENT中建立了系统仿真模型,结果表明：所提策略能够合理分配风机的减载功率,并有效利用备用容量参与系统调频,提升了风机的频率控制能力。     

电力变压器有源降噪中次级声源的参数优化分析

为了获得较好的全局有源降噪效果,需合理布置次级声源,次级声源参数优化是电力变压器有源降噪技术研究中的核心问题。在分析有源降噪物理机制的基础上,建立了电力变压器的噪声辐射模型,得到变压器周围声场分布与噪声源、次级声源的关系。考虑实际工程需要,将次级声源参数分为2大类,并结合噪声辐射模型,从数目、位置、源强3方面对次级声源进行参数优化。鉴于位置和源强等参数间的交互影响关系,提出对固定参数和灵活参数进行交替优选,形成基于遗传算法的渐次搜索逼近策略。通过将具体算例与基于COMSOL软件的仿真结果相比较,表明该优化策略可获得较好的全局有源降噪效果。