直流微网自适应动态下垂控制策略研究

直流微网由于接入分布式能源而具有随机性和不稳定性,为平衡负荷波动,传统直流微网常采用下垂控制策略,但会引起一定范围内的电压偏移,不仅影响系统调节范围,而且会对接入负载产生不良影响。此外,传统下垂控制系数为常数,下垂系数大则电压会远远偏离参考值,下垂系数小则动态性能差。针对以上问题,提出直流微网自适应动态下垂控制策略,不仅具有良好的动态性能而且实现系统电压无静差。将上述控制策略分别进行仿真和实验,结果表明该控制策略可有效实现直流微网的运行稳定。     

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。     

基于动态下垂系数的低压微电网无功控制策略

在低压微电网中,由于受到线路阻抗参数呈阻性以及阻抗值不匹配的影响,常规下垂控制方法往往存在功率耦合和稳态无功功率分配不均的问题。针对上述问题提出一种自适应系数的改进下垂控制方法。该策略通过引入基准虚拟电抗将等效输出阻抗调节为感性,削弱线路阻性成分带来的耦合问题,从而能够应用感性下垂控制;其次,引入低带宽通信,根据功率均分需求自适应调节下垂系数,消除线路阻抗不匹配问题,从而实现无功功率精确均分。相比于传统下垂控制方法,该方法适用任意线路阻抗条件下的微电网控制,具有良好的动、稳态性能。最后,通过Matlab/Simulink仿真证明了该方法的正确性与有效性。     

基于自适应虚拟电阻的低压微电网下垂控制策略

在多逆变器并联运行的低压微电网系统中,由于各逆变器输出线路阻抗差异的存在,导致系统中各分布式发电单元根据传统反下垂控制策略对公共负荷的有功功率难以进行合理分配,影响系统的稳定性。针对这一问题,对低压微电网系统的输出功率分配性能进行了理论分析,得出影响功率分配性能的主要因素。将自适应虚拟电阻引入电压电流双闭环控制中,不仅抑制有功功率和无功功率间的耦合作用对系统稳定性产生的影响,而且也提高了系统的输出电能质量。其自适应虚拟电阻的阻值能实时跟踪各分布式电源实际输出有功功率与参考输出有功功率差值的变化而自适应调整,及时有效地补偿了因线路阻抗差异产生的母线电压降。采取所提策略使各分布式电源能够对公共负荷中的有功功率进行合理分配。最后,在仿真平台上验证了该策略的有效性和正确性。     

基于改进下垂的多逆变器并联控制策略

针对微电网孤岛运行时,传统解耦式下垂控制策略由于未能考虑线路阻抗的影响,多逆变器并联运行时存在无功功率分配不均、环流等问题,论文提出一种基于自适应电压补偿的改进下垂控制策略。文中首先针对因线路阻抗不同所带来的电压跌落问题,增加了线路压降补偿环节,在此基础上,考虑逆变器出口处电压与母线电压的一致性,改进了下垂控制式,并利用低带宽通信技术获取各逆变器输出功率信息,引入自适应电压补偿环节,提高了逆变器间无功功率的均分精度。最后,基于Matlab平台搭建文章所提控制策略的仿真模型,仿真结果验证了所提控制策略的正确性与有效性。     

一种微电网逆变器下垂控制策略仿真分析*

针对传统下垂控制无法有效根据负荷变化进行功率分配的问题,提出加入功率给定项的控制策略,确定了合适的控制参数,有效解决并联分布式电源功率分配和微电网孤岛运行的电压、频率支撑问题。搭建采用功率给定项下垂控制策略的微电网模型,仿真验证了该控制策略能有效提高微电网系统运行的稳定性。     

低压微网逆变器自适应谐波下垂控制策略

在多个分布式电源逆变器并联于同一公共连接点(PCC)的典型低压微网中,针对各并联逆变器在无通信线情况下难以协调抑制PCC处谐波电压的问题,提出了低压微网逆变器自适应谐波下垂控制策略。将基波鲁棒性下垂控制的思想引入谐波控制,建立和分析了鲁棒性谐波下垂控制的控制框图,并根据鲁棒性下垂控制应用至谐波控制额定工况的特殊性,对其进行简化设计;在此基础上,设计了基于PCC处谐波电压检测的下垂系数自适应调节策略和多准比例谐振(PR)电流跟踪方案。通过PSCAD仿真软件构造了2台逆变器并联运行工况对所提策略进行验证,仿真结果表明,自适应谐波下垂控制策略能将PCC处的谐波电压抑制在设定范围内,并且能按逆变器容量分配谐波功率。搭建了2台逆变器并网运行的实验平台,进一步验证了所提策略的有效性,结果表明所提控制策略能使多台并联逆变器在无通信线和负载电流传感器的情况下,独立、自治地参与微网电能质量治理,并按各自容量抑制PCC处的谐波电压。     

基于电流一致性的直流微网自适应下垂控制

在直流微电网中,传统下垂控制存在功率均分和母线电压控制不能同时兼顾的矛盾。针对这一问题,研究了带阻性负载直流微网系统,提出基于电流一致性的直流微网自适应下垂控制策略。该策略包括一次、二次和电流一致性控制。引入输出电容电压反馈构成一次控制,参考电压补偿和下垂系数修正构成二次控制。各分布式电源间仅相邻变换器交换电流信息,通过电流一致性迭代控制和一次、二次控制结合,在保障输出功率均分的同时,消除了直流母线电压偏差。为验证该策略的控制有效性,对系统进行小信号建模理论分析,分析控制参数变化对系统稳定性的影响,最后进行了仿真验证。理论分析与仿真结果表明,该控制策略在微网结构改变时,也能保证系统稳定,自适应完成直流微网功率均分和母线电压控制目标。     

基于虚拟电容的微网逆变器无功均分控制策略

在采用下垂控制的多逆变器微网系统中,针对线路阻抗差异所导致逆变器无功功率不均分问题,提出了基于虚拟电容的无功均分控制策略。该控制策略通过算法模拟逆变器输出端的并联电容特性,并根据线路阻抗差异自适应补偿线路阻抗压降,减小基频环流,提高系统无功均分能力。所提控制策略无需改变下垂特性,且无需检测公共点电压和线路阻抗参数,简化并改进了微网逆变器的无功均分控制。仿真和实验验证了所提方案的有效性。     

基于自适应下垂控制的微电网控制策略研究

感应电动机负荷的起动和功率变化对微电网孤岛运行时的电能质量及功率平衡影响较大,因此提出了一种自适应暂态下垂控制方法。该方法在传统下垂控制中引入暂态分量、功率与下垂系数的一次函数项,以改善下垂控制的动态性能和均流效果。针对含有感应电动机负荷的微电网,采用基于分层控制结构的自适应暂态下垂控制和PQ控制相结合的协调控制策略。利用PSCAD/EMTDC进行仿真实验,仿真结果验证了所提自适应下垂控制方法的正确性和微电网协调控制策略的有效性。     

基于多智能体一致性的微电网自适应下垂控制策略

利用智能体间的分布式通信,提出了一种基于多智能体一致性的自适应下垂控制策略,用于解决传统下垂控制中频率和电压偏差、系统稳定性和功率分配精度的问题。在传统下垂控制基础上,建立了有功功率分配、有功-频率和无功-电压的二阶动态模型。在考虑通信延迟的基础上,利用无领导的一致性控制分布式电源的有功出力满足传统下垂控制的要求;利用含虚拟领导者的一致性修正传统下垂控制中的频率和电压偏差;通过Lyapunov直接法验证了系统的渐进稳定性,故而解决了传统控制中有功下垂系数对系统稳定性的影响问题;分析了通信扰动对控制结果和稳定性的影响。通过仿真验证了所提策略的有效性。     

逆变器参数不匹配微电网改进下垂策略

针对逆变器线路阻抗和逆变器参数不匹配以及本地负载不均衡的微电网系统,提出一种改进的P-V控制策略,该策略计算各个分布式发电单元输出有功功率的平均值,然后将平均值与本地有功功率测量值作差,利用该差值的积分项对输出电压幅值进行补偿,从而实现高精度的功率均分。该方法使系统具有很好的稳定性和动态性能,在复杂的微电网结构中也能得到很好的功率均分效果,能够实现不同功率等级逆变器间功率的精确分配。仿真和实验结果证明了方案的正确性。     

基于虚拟阻抗的微电网有功均分阻性下垂控制策略

低压微电网中连接线参数不等使得并联逆变器输出功率存在偏差。针对低压微电网的线路特性,忽略线路电抗后采用阻性下垂控制方法实现功率解耦,同时增加虚拟负感抗抵消逆变器的等效输出感抗,进一步提高功率解耦控制的准确性。在此基础上,提出了一种基于本地信息的自适应虚拟电阻控制方法以减小有功偏差,利用本地逆变器输出的有功功率和电压作为馈入信号自适应地调节虚拟电阻取值,通过有功功率偏差方程揭示了其作用机理,并利用小信号稳定性分析对虚拟电阻系数的取值进行了优化设计。在仿真和实验平台中与已有控制策略进行对比,结果表明所提控制策略能够在提高有功均分精度的同时减小电压降,无需通信系统更有利于实现微电网的“即插即用”。     

基于SOC下垂控制的独立直流微电网协调控制策略研究

储能系统(ESS)作为独立直流微电网的关键组成部分,其主要由多组储能单元(ESUs)组成。针对多组ESUs荷电状态(SOC)均衡速度较慢,在SOC均衡过程中会产生母线电压偏差问题,提出一种改进SOC下垂控制策略。首先,该控制策略根据各储能单元(ESU)的充放电状态和SOC值寻找最优下垂曲线,合理分配负荷功率,减小母线电压偏差。然后通过确定主储能单元进行功率再分配,并在允许范围内动态调整下垂系数,使系统快速收敛到均衡状态,进一步减小该过程中产生的母线电压偏差。此外,考虑当ESS因满充等原因退出运行时,ESS稳压变为光伏系统稳压,光伏系统由变步长MPPT控制切换为带有前馈补偿的下垂控制,确保母线电压稳定和微电网安全运行。最后利用Matlab/Simulink搭建仿真模型,仿真结果表明所提控制策略可在保证SOC快速均衡的前提下,减小母线电压偏差,维持独立直流微电网的稳定运行。     

自抗扰技术在微电网下垂控制策略中的应用

针对传统微电网下垂控制策略中控制参数整定复杂,以及受电网电压、负荷波动影响较大等问题,提出一种基于自抗扰技术的微电网下垂控制策略。该控制策略能够维持微电网在孤岛和并网模式下的稳定运行。自抗扰控制结构较强的抗干扰能力,能够有效抑制各参量的波动,对电网的不确定性干扰具有较好的抑制作用,且设计方法简单易行。仿真结果表明,当负荷发生变化时,该控制策略能够有效地调节微电网内功率的平衡,保证微电网电压和频率的恒定,对微电网起到支撑作用。     

基于下垂控制的低压微电网故障控制策略

下垂控制的分布式电源(Distributed Generation, DG)接入孤岛微电网时,可在故障时呈现电压源特性以维持母线电压稳定。针对低压线路与DG对短路电流贡献能力较弱的特点,分析了非故障与对称故障时DG输出功率与母线电压的关系。提出了故障时根据输出阻抗以设置有功、无功输出参考值与改进的下垂控制策略,解决了故障时电压骤降与频率波动对输出功率的影响。计及DG输出电流受限的情况下,实现了故障时以最大功率输出并尽可能提高母线电压的目的。仿真算例结果验证了所提方法的有效性。     

基于下垂控制结构的微电网机组控制设计

针对取较大下垂系数难以保证功率分配外环稳定性问题,在有功下垂控制环节增设前馈来改善系统稳定性,并建立微电网小扰动模型,验证了前馈能明显改善系统小扰动稳定,从而功率分配外环可取较大下垂系数,降低了微电网机组对配电网频率和电压幅值波动的敏感程度。电流和电压控制环节分别采用了比例谐振校正,在较小控制带宽下采用比例谐振校正也能取得较为满意的控制精度。介绍了并网同期方法,采用下垂控制结构的微电网机组共用一个同期环节,同步跟踪配电网电压相角。仿真结果验证了理论分析的正确性。     

用于多微源低压微电网的虚拟阻抗反下垂控制

针对含有多个不同额定容量微源的低压微电网系统,其负荷功率按微源容量比例进行分配的性能对系统的稳定及高效运行十分重要。反下垂控制策略因受微电网线路阻抗不平衡的影响存在有功功率分配误差问题,应用虚拟阻抗可抑制这种误差,但传统的虚拟阻抗方法会导致较大的电压跌落。因此,提出一种引入虚拟阻抗的新型反下垂控制方法,在实现功率按容量比例分配的同时保证电压和频率的稳定控制。最后,在PSCAD/EMTDC平台上搭建含有六个具体微源的低压微电网系统进行孤岛/并网模式下多工况的仿真分析,较为全面地验证了该控制策略的有效性。