海岛光储直流微电网自治控制策略

针对海岛光储直流微电网系统,设计了一种基于电压幅值的控制策略。以直流母线电压幅值为判定基准,将控制策略设置成不同模式。利用直流母线电压变化量作为系统模式的切换基准,无需控制器间进行通信连接,提高了系统的自治性、可靠性与经济性。在不同模式中合理调节变流器的工作方式,维持直流母线电压恒定,实现能量最优利用和系统稳定工作。针对海岛淡水短缺问题,设计了可控海水淡化负荷的投切控制,在改善海岛内的淡水供应的同时,辅助系统功率调节。实验结果实现了工作模式的平滑切换,验证了提出方法的有效性和正确性。     

直流微电网基于自适应下垂系数算法的多储能SOC均衡控制策略

本文针对独立运行直流微电网中多组储能单元之间荷电状态（SOC）的均衡问题,提出基于自适应下垂系数算法的多储能荷电状态均衡控制策略。自适应下垂系数算法根据锂电池SOC偏差动态调节下垂系数;当SOC偏差较大时,调整下垂系数使放（充）电时SOC较高（低）的锂电池最大功率放（充）电,同时控制另一组锂电池补足剩余功率,加快均衡速度;SOC偏差较小时,在考虑不同线路阻抗和实际容量的基础上优化下垂系数,实现SOC均衡控制。采用母线电压自动恢复控制实现母线电压的无差控制,控制母线电压稳定,提高供电质量。最后,利用Matlab/Simulink进行仿真验证,仿真结果表明所提控制策略可以实现多储能单元荷电状态快速均衡,并维持母线电压稳定。     

基于电压分层控制的直流微电网及其储能扩容单元功率协调控制策略

由于直流微电网中的分布式发电具有随机性和波动性等特点,储能单元的配合可较好地解决这一问题。但是,现有基于直流母线电压信号的分层控制未充分考虑多储能单元的协调以及孤岛系统容量不足的情况。因此,该文提出一种基于电压分层控制的直流微电网及其储能扩容单元功率协调控制策略。为实现电压分层下多储能单元的分散协调控制,该文首先揭示已有微电网系统不同运行模式所对应的负载功率边界。然后,提出基于多储能单元荷电状态（SOC）的改进模糊控制和下垂控制,以实现多储能单元充放电功率自适应分配。针对孤岛系统容量不足的情况,在储能扩容单元容量计算的基础上,提出一种基于过/欠电压控制器的储能扩容单元功率协调控制策略,并分析其对已有系统功率边界的影响,以保证直流微电网安全可靠运行。最后,通过仿真和实验结果验证了所提控制策略的可行性和有效性。     

基于DBS技术的直流微电网分层协调控制策略

新能源和新负荷在现代电力系统中的渗透率日益提高,直流微电网在整合新能源和新负荷方面具有诸多优势,是未来智能配用电系统的重要组成部分。直流微电网系统内不存在无功控制与频率稳定等问题,母线电压是衡量系统供需功率是否平衡的首要指标。依据母线电压信号将系统运行划分为四个层级,在不同层级下母线电压由不同的电源维持稳定。母线电压在第一层至第三层时,电压波动范围较小由分布式电源维持母线电压稳定;电压在第四层级时,系统供需功率严重不平衡由交流电网维持母线电压稳定。依据各个分布式电源的发电特性,采用不同的控制技术实现分布式电源的合理出力。最后,建立直流微电网的MATLAB/Simulink仿真模型,仿真结果表明所提出的策略具有有效性和可行性。     

基于DBS的直流微电网控制策略仿真

针对现有直流微电网中多个微源协调控制策略的不足,采用直流母线信号DBS(DC bus signaling)控制策略对直流微电网中各微源进行协调控制。该策略将母线电压等级控制策略与下垂控制相结合,首先根据各微源属性对其优先级进行划分,依照电压等级控制策略确定各微源的工作阈值;其次根据下垂控制设计不同的下垂系数,对同一电压等级下的各微源输出功率进行分配,确保直流微电网的稳定运行;最后分析了孤岛和并网模式下各微源的工作方式,并在Matlab/Simulink中构建直流微电网仿真模型进行验证。仿真结果表明,采用DBS控制策略是可行有效的。     

直流微电网电压等级的选择及其稳定控制策略研究

针对直流微电网电压等级的选择与确定,在已有直流标准和直流工程电压等级基础上,考虑微电网容量和供电半径,进行运行损耗计算,从而选择最优的直流母线电压等级。针对直流微电网电压稳定控制,并网运行时采用储能DC/DC变流器控制直流母线电压稳定,AC/DC逆变器控制直流微电网并网功率。孤岛运行时采用储能DC/DC变流器控制直流母线电压稳定。在PSCAD/EMTDC中搭建直流微电网仿真模型,进行不同运行模式下的电压稳定控制策略仿真验证。结果表明,所采用的电压稳定控制策略,在光伏发电功率和负荷功率波动的情况下,能很好地控制直流微电网电压稳定。     

直流微电网电压平衡器的控制策略

提出了一种适用于直流微电网负荷不平衡的电压平衡器控制方法,为直流微电网系统用户端提供稳定可靠的直流供电。根据电压平衡器主电路拓扑结构,通过状态空间平均法对其建立小信号模型,在电路模型分析的基础上引入PWM控制技术,采用 PI环节实现输出电压的平衡控制,保证平衡器输出端的稳定,抑制负荷扰动对直流输出电压的影响。利用MATLAB仿真软件搭建了15 kW的实验样机,并在负荷变动的情况下对电压平衡器进行仿真验证。仿真结果表明了理论的正确性及所提出控制策略的有效性。     

基于动态负荷分配的直流微电网电压控制策略

U-I下垂控制具有良好的自适应性及扩展性,可用于直流微电网的电压控制及负荷分配.传统下垂控制存在难以兼顾稳态电压控制精度与负荷分配精度、下垂系数整定受限等问题.为此,提出了一种适用于下垂控制的二次电压控制策略,通过电压灵敏度整定下垂控制的电压参考值,实现直流母线电压的快速调节,提高系统的暂态响应速度;根据运行需求整定负荷分配系数,并更新下垂控制的电流参考值,在功率单元间实现所需比例的负荷分配.仿真结果验证了所提控制策略在负荷突变、下垂系数改变、分布式发电发生故障、通信中断等情形下的有效性及适应性.     

孤岛直流微电网光储荷协调分层控制研究

为了提高直流微电网中分布式发电的能源利用率和母线电压稳定性,文中直接从母线电压着手,提出以直流母线电压为基准的分级式控制方法,在储能单元、光伏单元、可控负荷等对应的变换器上设定动作阈值,各单元在不同电压区间下处于不同的运行模式,储能单元采取基于电池剩余容量（state of charge,SOC）偏差和直流母线电压偏差的模糊下垂控制,光伏单元采用双模式切换控制,最后基于Matlab/Simulink搭建了直流微电网模型,模拟了基于模糊下垂的光储荷协调分层控制的8种运行状态,验证了其优越性。     

直流微电网二次调压系统设计

母线电压恒定是直流微电网正常运行的关键。针对直流微电网下垂调压方式不能实现无差调节,双闭环调压方式不能实现各微源根据自身容量灵活调节出力、效率低的问题,整合两种调压方式设计了直流微电网二次调压系统。当微电网功率不平衡导致母线电压偏离额定值时,首先由下垂调压系统进行一次调压,将直流母线电压调节至稳定工作区;然后根据微网工作模式,孤岛模式下由钒电池(Vanadium Redox Battery,VRB)系统与锂电池储能系统配合进行二次调压,并网模式下由钒电池系统与并网变换器配合进行二次调压,将母线电压进一步调节至额定值;此时,若微网再次出现较大功率波动,系统重新回到一次下垂调压,重复上述过程。一次调压、二次调压协调配合,灵活切换,实现母线电压高效调节。该调压系统在保留下垂控制高效、灵活优点的同时,能够实现母线电压无差调节,提高了微网运行效率。仿真及实验验证了所提出调压系统的有效性和可行性。     

分布式直流微电网分级控制技术综述

近年来,作为保证直流微电网稳定高效运行的一种有效技术方法,分级控制在国内外受到广泛关注。分级控制的实现通常建立在下垂控制之上,因此该文对基于下垂控制的直流微电网分级控制技术进行综述研究。首先,通过对已有下垂控制方法进行分析比较,系统地评述传统下垂控制方法的局限性。其次,针对传统下垂控制的缺陷,主要介绍了改进的主级控制、次级控制和第三级控制的分级控制方法,同时根据通信方式的不同,将次级控制分为三种协调控制方法。此外,该文着重讨论基于一致性算法的分布式次级控制在直流微电网应用中的优越性和协调控制所面临的通信问题及其解决方法。最后,对直流微电网下垂分级控制的现有研究技术进行对比总结,指出其目前存在的问题和未来发展趋势。     

基于模型预测控制方法的风电直流微网集散控制

设计了一个基于模型预测控制器的风电直流微网集散控制系统。为满足系统经济运行及高质量电能的要求,采用模型预测控制器作为其集散控制体系架构中的主控制单元,以产生本地控制器参考信号。为规避该分层控制结构中通信故障对系统稳定性的影响,本地控制器采用双冗余参考信号,正常运行时,接受模型预测主控制器的参考信号,一旦通信失败,本地控制器迅速切换至电压分层控制策略产生的参考信号。如此,既能够保证正常运行时系统高效运行及对电能质量的要求,又能在故障时保证系统不失稳。基于Matlab仿真平台对所提风电直流微网集散控制系统的有效性进行了仿真分析。仿真结果表明,所提风电直流微网集散控制系统在采用模型预测主控制器时,能够满足系统设计目标,实现联网或孤岛状态下对系统功率灵活、高效地调节;在系统通信故障时,通过控制器切换,能够保障系统稳定、安全运行。     

直流微网混合储能控制及系统分层协调控制策略

为了充分利用超级电容动态响应快、锂电池能量密度高的特点来提高微网储能系统的动态特性和运行寿命,利用这2种储能器件构成了光伏型直流微网的混合储能系统(HESS).基于对超级电容和锂电池储能下垂特性的分析和工作区间的划分,提出改进型混合储能控制策略;再根据直流微网系统的功率方程、母线电容储能变化与电压变化方程,导出直流母线电压变化与系统功率流向之间的关系,提出对光伏型直流微网的电压分层协调控制策略.实验结果表明,该策略根据电压变化将直流微网的运行划分为5个层区,通过检测直流母线电压的变化量来决定系统的运行层区及光伏、超级电容和锂电池功率变换器的工作方式,保证各层区都有相应变换器来调整直流母线电压、平衡系统功率,实现直流微网电压稳定的控制目标.因此,基于混合储能系统的电压分层协调控制策略能够有效调节直流母线电压,保证直流微网的功率平衡.     

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。     

光伏直流微网协调直流电压控制策略的研究

直流微电网是新能源发电接入常规公用电网的一种有效方式,并以其显著的优势成为微电网技术研究的一个新方向。本文以光伏发电系统、储能系统、交直流负荷组成的直流微电网为研究对象,在分析该直流微电网运行状态的基础上,提出了直流电压协调控制策略。该控制策略根据直流电压的变化量以及蓄电池的荷电状态SOC(State of Charge)自动协调各换流器的工作状态,从而实现了在各种运行工况下直流微电网内的有功功率平衡,达到了维持直流母线电压稳定的目的。最后,在Matlab/Simulink仿真环境下进行了仿真实验,结果验证了该控制策略的有效性。     

交直流微电网互联变流器控制策略

交直流混合微电网是未来智能电网的重要组成部分,文中给出了交直流混合微电网的典型拓扑和4种运行模式,并对每种运行模式的功率平衡关系进行了详细分析。针对低压交直流微电网中阻抗比通常较大的特点,设计了适合低压微电网的电压—有功功率控制策略。对交直流混合微电网中互联变流器的功率传输关系和控制作用进行了深入分析,提出了适用于交流微电网和直流微电网之间互联的新型控制策略。根据互联变流器直流侧电容在功率交换中的作用,推导了传输功率与两侧电压之间的函数关系。在PSCAD/EMTDC仿真平台上进行了仿真分析,结果表明,在混合微电网脱离大电网的情况下,互联变流器能够很好地维持交直流两侧功率平衡,保证了交直流两侧电压质量。     

互联直流微电网多模式协调控制策略

由于各种可再生能源接入渗透率不断提高,互联直流微电网作为一种新型多微电网集群架构,受到了广泛关注。针对互联直流微电网对系统电压稳定以及自主功率分配的要求,考虑到储能虚拟容量和变流器容量限制,提出一种基于电压分区的互联直流微电网多模式协调控制策略。该策略首先在分析互联直流微电网结构的基础上,考虑分布式电源和负荷的波动,将系统调压模式分为并网调压和自治调压。其次在并网和离网状态下,通过实时监测直流电压信息,保障系统各单元在不同电压分区之间的平滑切换,并通过自适应下垂控制实现自主功率均衡分配,满足系统对各单元即插即用的要求。最后利用PSCAD/EMTDC验证了不同运行状态下系统协调控制策略的有效性。     

基于同步电压源的微电网分层控制策略设计

提出了一种基于同步电压源的不同时间尺度的分层控制策略。在一次控制中,分析了传统同步电压源控制存在的无功功率均分问题,采取增大下垂系数法提高功率均分的精度,这种方法适用于带本地和公共负载的各种拓扑结构的微电网;在二次电压和频率控制中,详细给出了下垂曲线二次调整量的计算方法,提高了系统的电压和频率质量;此外,在二次控制中,还提出了基于同步电压源的无缝切换和联络线功率控制方法,在微电网并网同期过程中能够维持各微源的功率均分关系,在微电网并网运行时能实现微电网和主网之间的联络线功率控制,并使各微源按比例均分负荷和联络线功率。最后,利用PSCAD/EMTDC仿真验证了所提出的控制策略的合理性。     

交直流混合微电网群分布式自治经济控制策略

为实现交直流混合微电网群在孤岛状态下的自治经济控制,提出一种基于离散一致性原理的分布式控制策略。该控制策略包含子微网控制与微电网群间控制2个层面。在子微网控制层面,通过在传统经济下垂控制中引入成本、频率、电压及无功分配的二次调整项,实现了子微网的自治稳定与功率经济分配;在微电网群间控制层面,通过构造基于成本微增量偏差值的换流站本地控制策略,并进一步引入基于离散一致性的二次调整项,实现了功率在不同子微网间的经济分配。2层控制策略相互配合,共同实现对交直流混合微电网群的分层–分布式自治经济控制。最后,基于所建交直流混合微电网群模型的仿真结果,验证了所提方法的有效性。