直流微网接人交流母线的变流器控制策略研究

提出了一种适用于连接直流微网和交流母线的单台变流器的控制策略,用于平衡直流微网功率。首先,给出了变流器的结构和并网工作模式下的控制系统模型;然后分析了电流内环和电压外环的控制原理和设计方法;最后进行了实验验证,证明该控制策略可在直流微网功率发生变化时,通过控制变流器并网电流与交流母线之间交换功率,从而稳定直流微网的直流母线电压。     

风电直流微网的电压分层协调控制

对于以新能源发电为主的微网系统,直流微网以其显著优势成为微网技术新的研究方向。该文以风电直流微网为例,在分析直流微网的构成以及各种运行模式的基础上,提出电压分层协调控制策略。该控制策略通过检测直流电压的变化量来协调各电力电子变流器的工作方式,从而确保在不同工况下都能保持微网内的有功功率平衡。各变流器独立工作,无需相互通信,可简化控制系统结构,并使直流微网具备"即插即用"功能。通过对含永磁风电机组、储能蓄电池的直流微网的仿真分析,验证所提控制策略对直流微网的有效控制。在风速或负荷变化、电网故障、蓄电池达到容量限定值等各种工作状态下,各端变流器都能根据直流电压变化量做出快速响应,从而提高了系统的稳定性和供电质量。     

直流微网双向DC/DC变换器的电容电荷平衡控制策略

由微源和负载等的功率波动引起的直流母线电压波动,成为影响直流微网电能质量的重要因素。通过双向DC/DC变换器连接超级电容等储能设备,可进行功率平衡调节,以保证直流微网母线电压的稳定。为实现直流微网母线电压的快速恢复,采用了一种基于电容电荷平衡控制的复合控制策略,并推导出一系列理论方程来设计相应的复合控制器。最后通过PSIM仿真验证了复合控制策略的快速性和有效性。     

直流微网中带CPL的Boost变流器稳定控制策略

针对直流微网中Boost变流器带恒功率负荷时系统不稳定的问题,提出一种基于滑模控制的变流器稳定控制策略。首先,通过系统传递函数,从机理上分析指出当变流器带恒功率负荷时,恒功率负荷的负阻抗特性会导致系统不稳定;基于此,利用滑模控制构造切换函数并求解控制律,其中切换函数为变流器输出功率参考值与实际值之差,选取指数趋近律以提高收敛速度,采用PWM控制削弱由于开关频率不固定造成的抖振问题;最后,仿真实验验证了该文控制策略能有效地保证系统的稳定性,同时响应速度快,为工程实践提供了理论指导。     

直流微网的电压下垂控制法

在直流微网中,由于没有无功功率的流动,电压成为反映系统功率平衡的唯一指标.因此,笔者提出了一个电压下垂综合控制方法,通过建立包含微源和负载的直流微网小信号模型来测定直流母线电压,然后调稳电网电压,并使两个微源之间的负载平衡.通过仿真对该控制方法进行模拟实验,验证了其正确性和可行性.     

直流微网DC/DC变换器的虚拟直流电机控制策略研究

直流微网是小惯性系统,负荷频繁投切和新能源出力波动等因素都会影响母线电压的稳定。在直流微网系统中,往往通过储能单元维持系统功率平衡和母线电压稳定。针对储能端口双向DC/DC变换器,提出一种简化的虚拟直流电机控制方法,以增强系统的惯性和阻尼;建立虚拟直流电机控制的小信号模型,分析控制策略的稳定性和动态特性;对于动态响应初期母线电压的冲击性变化,提出输出电流前馈的小信号模型补偿方法,进一步平滑母线电压的动态过程;最后通过仿真分析验证了所提控制策略的正确性和有效性。     

DC/DC与DC/AC级联变流器阻抗协调控制策略

在back-to-back级联变流器系统中,前级子变流器的输出阻抗与后级子变流器的输入阻抗相互影响,如果系统参数设计不合理,将会恶化系统稳定性。该文提出了一种阻抗协调控制策略,将级联系统的前级子变流器和后级子变流器的低频阻抗均呈现为阻性阻抗,使得低频相移为0,从而提高back-to-back级联变流器系统的稳定性。基于双H桥DC/DC变流器和三相两电平逆变器级联拓扑结构,对所提控制策略与传统控制策略进行了比较。基于阻抗特性的稳定性判据显示,在低频范围内,所提控制策略可以促进前级功率源变流器和后级负载变流器面向中间直流母线侧呈现阻性阻抗,从而显著降低阻抗匹配作用产生的相移,有助于提高系统的稳定性。最后通过仿真和实验验证了所提出控制策略的有效性。     

直流微网双向DC/DC变换器虚拟惯量和阻尼系数自适应控制策略

在高新能源渗透率下的直流微网系统中,电力电子器件比例不断提高,导致系统存在低惯性问题,降低系统运行稳定性。为此提出了一种改进的虚拟惯量和阻尼系数自适应控制策略。该方法通过类比交流系统逆变器的虚拟直流发电机控制,分析直流微网系统在虚拟惯量和阻尼系数控制下负荷扰动量与输出电压扰动量的关系特性,将自适应控制策略引入虚拟惯量和阻尼系数。通过建立小信号模型,利用系统输出阻抗结合阻抗比判据给出虚拟惯量和阻尼系数的变化范围和边界,分析虚拟惯量和阻尼系数自适应选取下系统惯性变化及母线电压响应效果,该方法提高了直流微网系统惯性,同时改善了直流母线的动态响应。最后通过Matlab/Simulink仿真和RT-LAB半实物实验,验证了所提控制策略的有效性。     

桥式并联谐振直流环AC/DC变流器的最佳谐振控制

提出一种桥式关联谐振直流环电压源型ＡＣ／ＤＣ高功率因数变流器,所有器件可实现双零开关,采用相平面法对整流和逆变两种工作状态进行了归一化分析。在此基础上,讨论实现软开关的最佳谐振控制和参数设计,给出了实验结果。     

直流微网储能单元能量动态均衡控制研究

为了更好地提高直流微网系统运行性能,提出一种能够平衡各储能单元剩余电量(state of charge,SOC)的改进下垂控制策略.该方法在传统下垂控制基础上,以关联SOC参数的指数函数作为自适应下垂系数,根据各储能单元SOC改变其输出能力,实现各储能单元能量均衡.为解决传统下垂控制带来的母线电压偏移问题,加入母线电压...     

交直流混合微网中多台双向换流器的分散协调控制方法

交直流混合微网综合了交流微网和直流微网的优势,为高密度分布式能源接入配电网提供了新的有效途径。交直流混合微网中交直潮流断面由多台AC/DC双向换流器构成,在维持交流区和直流区的功率动态平衡、交流侧频率和直流侧电压恒定等方面起着关键作用。针对多台AC/DC双向换流器的并联运行,基于变步长自适应逆控制理论,提出了一种多台AC/DC双向换流器的分散协调控制方法。该方法兼具了下垂控制与自适应逆控制的优势,既可以使各双向换流器按照额定容量进行有功功率的协调分配,又可以实现对直流母线电压或交流区频率的零误差调节,并获得相较于自适应逆控制更优的动态响应。最后,结合国内首个商业化运营的交直流混合微网示范工程进行仿真实验,验证了所提控制方法的正确性和可行性。     

交直流混合微网中双向接口变换器控制综述

在交直流混合微网中,双向AC/DC接口变换器连接交直流母线实现子网之间的能量双向流动,其控制策略直接影响交直流混合微网的稳定运行。根据微电网的运行模式,接口变换器的控制可以分为并网控制和孤岛控制两大类。首先对交直流混合微网的结构进行了分析和讨论,随后分别介绍了并网模式和孤岛模式下单台接口变换器以及多台并联接口变换器的控制策略。最后对当前主要的控制方法进行了总结,并对未来双向接口变换器的研究方向进行了展望。     

考虑荷电状态的交直流微电网多模式协调控制策略

针对孤岛运行的交直流混合微电网,提出了一种考虑子网负载状态和储能子网荷电状态的多模式协调控制策略。状态判定级将储能荷电状态水平划分为五种模式,详细规划各模式下子网间六种功率交互状态对应的网络工况,使储能子网参与子网间功率交互的优先性随荷电状态变化。功率互助级控制各子网间双向互联变换器传输功率,本地级采用下垂控制保持子网自治。该策略可减少不必要的功率交互损耗,预先避免储能子网因过度充放失去功率调节能力。MATLAB/Simulink与RT-LAB平台上建立的仿真模型验证了所提控制策略的实时有效性。     

交直流混合微电网接口变换器双向下垂控制

交直流混合微电网中的接口变换器对于系统的稳定运行和功率的协调分配有着重要的作用。提出了一种接口变换器的双向下垂控制方法,分别采用变换器两侧的交流母线频率和直流母线电压对交流、直流微电网的电能需求程度进行衡量,确定变换器传输功率的大小与方向。控制架构中包括直流电压-有功功率和交流频率-有功功率两个下垂环节,并将二者输出之差作为接口变换器的功率参考值。同时,为了减缓下垂控制导致的电压或频率的跌落,在下垂控制基础上设计了恢复控制策略,以提高交直流混合微电网的电能质量和可靠性。这种双向下垂控制可以更精确地协调交流与直流微电网之间的能量传输,实现分布式能源的充分利用。利用DigSILENT软件搭建系统仿真模型,验证了控制方法的正确性。     

考虑荷电状态的交直流微电网多模式协调控制策略

针对孤岛运行的交直流混合微电网,提出了一种考虑子网负载状态和储能子网荷电状态的多模式协调控制策略。状态判定级将储能荷电状态水平划分为五种模式,详细规划各模式下子网间六种功率交互状态对应的网络工况,使储能子网参与子网间功率交互的优先性随荷电状态变化。功率互助级控制各子网间双向互联变换器传输功率,本地级采用下垂控制保持子网自治。该策略可减少不必要的功率交互损耗,预先避免储能子网因过度充放失去功率调节能力。MATLAB/Simulink与RT-LAB平台上建立的仿真模型验证了所提控制策略的实时有效性。     

适用于网格状的交直流微网协调控制策略

针对网格状交直流微网的功率分配不均和稳定性差等问题,提出了一种新型自适应协调控制策略,以提升交直流微网系统的稳定性和功率分配精度.首先,针对连接交流微网和直流微网的变流器,提出了一种基于同步器和虚拟直流机(VDCM)的控制策略,该策略包括功率分配控制器、自适应虚拟调速器和自适应虚拟惯量调节器;接着,为了提高系统的稳定性...     

交直流混合微电网储能DC/DC及接口换流器协调控制

针对交直流混合微电网,提出一种接口换流器与直流侧电网储能DC/DC换流器的协调控制策略。不管系统工作在何种状态,储能DC/DC换流器始终进行电压控制以实现直流侧电压的零偏差,而接口换流器通过检测交直流混合微电网状态调节自身工作方式,实现微电网系统在并网及孤网模式下的稳定运行和2种模式稳定、快速的切换。通过计算机软件仿真及物理实验的验证,可以证明这种控制策略可以实现交直流混合微电网直流侧电压在孤网状态下的零偏差,并且运行与模式切换的稳定性良好。     

Improved Control Strategy for Bidirectional Single Phase AC-DC Converter in Hybrid AC/DC Microgrid

This paper presents the improved control strategy with optimal switching scheme to improve the bidirectional converter's power flow control capability and to allow for different modes of operation in hybrid AC/DC microgrid. Also, this improved control strategy eliminates the need of PI controller for independent reactive power control. With the improvements in digital controllers, it is possible to implement complex control circuitry easily. The performance of bidirectional converter with improved control strategy is verified first in simulation environment and then on lab scale experimental set-up with the control circuit is implemented using hardware in loop in the real-time digital simulation platform. The simulation and experimental results for all the cases show that the controller is highly capable for power transfer between AC and DC grid with very fast response and also control reactive power without additional PI controller. Also, it maintains the current total harmonic distortion (THD) within standard limits.     

基于柔性变电站的双向DC/AC变换器关键控制技术综述

基于交直流混合配电技术的柔性变电站是未来配电网发展的一大趋势,柔性变电站因其具备中/低压、交/直流多端接口、具有潮流柔性管控、多形态能源接入、故障限流和隔离等多种功能而受到广泛关注.双向DC/AC变换器是柔性变电站的重要组成部分,可实现低压交直流端口间能量的双向流动.为使双向DC/AC变换器在柔性变电站环境中安全可靠运行,研究双向DC/AC变换器控制策略成为迫切的需求.以张北交直流配电网及柔性变电站示范工程为实例,根据双向DC/AC变换器不同控制目标,从谐波补偿、不平衡电压抑制、多机并联等关键控制技术进行综述,并对基于柔性变电站双向DC/AC变换器控制技术的发展趋势进行探讨,为建设柔性变电站工程提供参考.     

交直流混合微电网源储协同优化配置

为提高交直流混合微电网运行效益,需要为分布式电源配置储能系统,以提高微电网对可再生电源的接纳能力。本文以交直流混合微电网为研究对象,提出电源与储能相协同的混合整数优化模型,以确定电源与储能的最优配置。以电源与储能投资成本以及涵盖发电成本与购售电费用的运行成本最小为目标,协同考虑电源与储能的时序动态特性,并计及交直流联络线功率传输损耗。基于Benders分解算法求解混合整数优化模型。算例分析表明,源储协同优化配置方案能够有效提高交直流混合微电网投资运行经济性,验证了本文所提模型的有效性。