微型电网联网和孤岛运行控制方式初探

简要介绍了微型电网的相关概念,然后在理论分析的基础之上,介绍和分析了微型电网在联网运行和孤岛运行时的控制方式。使用Matlab建立了微型电网的基本模型,并基于所提出的控制方式,对微型电网联网运行和孤岛运行状态进行了仿真分析,结果表明所提出的控制方式的正确性。     

孤岛光伏并联逆变器系统的固定时间模糊反步控制策略

针对孤岛光伏并联逆变器系统存在固有的建模不确定性以及动态性能差的问题,提出一种固定时间模糊反步控制策略。首先,将滤波器参数和输出电流作为未知项,建立含有滤波器参数摄动和输出电流扰动的单台逆变器等效数学模型。其次,将固定时间Lyapunov稳定性原理、模糊逻辑控制理论和反步控制理论相结合,利用固定时间模糊反步控制器逼近系统中的未知项,以改善逆变器的输出电压。然后,基于严格的Lyapunov定理证明所提控制策略下的系统是固定时间稳定的,且稳定时间的上界与系统的初始状态无关。最后,通过两台20 kW样机验证了所提控制策略的有效性。     

基于模型预测的VSC-MTDC协调控制策略

多端柔性直流输电(voltage source converter based multi-terminal direct current transmission, VSC-MTDC)系统主要应用于新能源发电并网和远距离输电。但由于新能源发电具有波动性和不确定性的特点,在使用传统下垂控制策略的情况下,VSC会因功率分配不均而过载、因直流电压偏差过大造成保护误动作、因通讯延时振荡。本文提出了一种基于模型预测控制(Model Predictive Control, MPC)的协调控制策略。该策略根据系统状态进行参数寻优,发送VSC功率基准,消除了下垂系数、线路电阻和系统拓扑对功率分配的影响。MPC的鲁棒性也提高了系统在通讯延时情况下的稳定性。在simulink中搭建了四端VSC-MTDC模型,并设置不同的运行条件进行时域仿真。仿真结果证明了该控制策略能够在系统发生扰动的情况下快速调节换流站功率和控制直流电压,并且在通讯延时发生时能保证系统稳定性,从而提高了电力系统对新能源发电波动性和不确定性的适应能力。     

孤岛微电网分布式P-V协调控制策略

为提升有功功率分配精度和降低线路损耗,研究了一种孤岛微电网分布式有功-电压(P-V)协调控制策略.重点提出了考虑线损系数及节点电压优化量的有功分配因子设计方法,并研究了基于有功分配因子一致原则的功率分配方法.采用分布式稀疏通信网络进行信息交互,利用一致性算法得到二级控制所需的有功分配因子平均估计值和系统平均电压估计值,...     

Observer-based nonlinear control of power system using sliding mode control strategy

This paper presents a new transient stabilization with voltage regulation analysis approach of a synchronous power generator driven by steam turbine and connected to an infinite bus. The aim is to obtain high performance for the terminal voltage and the rotor speed simultaneously under a large sudden fault and a wide range of operating conditions. The methodology adopted is based on sliding mode control technique. First, a nonlinear sliding mode observer for the synchronous machine damper currents is constructed. Second, the stabilizing feedback laws for the complete ninth order model of a power system, which takes into account the stator dynamics as well as the damper effects, are developed. They are shown to be asymptotically stable in the context of Lyapunov theory. Simulation results, for a single-Machine-Infinite-Bus (SMIB) power system, are given to demonstrate the effectiveness of the proposed combined observer-controller for the transient stabilization and voltage regulation.     

适用于光伏微网并网和孤岛运行的控制策略

光伏微网的谐波问题和孤岛运行逆变器间的环流问题变得越来越突出,提出一种含有串联逆变器和并联逆变器的并网接口,并对下垂控制环节进行改进。在光伏微网并网运行时,通过串联逆变器实现最大功率点跟踪,同时通过对并联逆变器的控制,达到消除谐波电流、补偿三相不平衡电流达到电能质量治理的目的。在光伏微网孤岛运行时,采用改进的下垂控制策略,即在下垂控制环节引入无功功率扰动环节来减小并网逆变器输出端电压幅值差,从而抑制环流,实现功率的自主分配。Matlab仿真结果验证了所提控制方法的有效性和可行性。     

双PWM变换器功率前馈控制方法

为解决双PWM变换器控制直流母线电压波动偏大和系统响应慢的问题,提出了一种功率前馈控制方法。在整流器侧有功电流的给定值中加入逆变器有功功率对应的补偿量,在电机运行状态发生改变时不会直接改变直流侧母线电容电压的大小,而是直接改变整流器侧有功电流的大小。仿真结果表明双PWM变换器功率前馈控制策略能有效减小直流母线的波动,使减小直流母线电容成为可能,同时也提高了系统的动态响应性能。     

适用于岸电系统的逆功率及故障控制策略

为抑制岸电系统中并网时由于岸船两侧电压幅值、频率差引起逆功率现象,以及防止故障时由于电压跌落导致的船舶脱网,文章提出基于岸电系统的运行特点的逆功率保护控制策略与故障控制策略。通过分析不同逆功率现象产生的原因,结合岸电系统的预同步控制与下垂控制策略,调整岸侧变频电源幅值、频率,以完成对逆功率的快速抑制;根据故障时的电压跌落程度,调整岸侧变频电源中电流内环控制的电流参考值,增加岸侧输出的无功功率,以支撑合闸点电压恢复,快速恢复对船侧负荷的供电。通过Simulink平台搭建岸电系统进行仿真,仿真结果表明了上述两种故障控制策略的正确性,能够有效地抑制合闸时的逆功率现象以及故障后快速恢复对船侧负荷的供电,实现岸电系统的稳定、安全运行。     

独立型微电网中基于虚拟阻抗的改进下垂控制

传统的下垂控制没有考虑逆变器之间线路阻抗的影响,直接应用于独立型微电网中分布式电源的控制,会影响系统的稳定性和功率均分。首先详细分析了采用传统下垂控制不能实现功率均分的原因,指出系统的线路阻抗和逆变器的额定容量成反比是传统下垂控制实现功率均分的充要条件;其次,提出了一种基于虚拟阻抗的改进下垂控制策略,引入虚拟电抗削弱线路阻抗模型中的阻性成分带来的功率耦合,引入系统电压反馈,通过改进电压/无功下垂控制解决线路阻抗不平衡带来的无功功率均分问题。采用该下垂控制能够实现系统功率的准确均分,并且改善系统的供电质量。仿真结果验证了该控制算法的有效性。     

电力电子变压器在输电系统中的控制策略研究

电力电子变压器(PET—PowerElectronicTransformer)是一种新型的电能转换设备,它通过电力电子变换技术实现电力系统中的电压变换和能量传递。研究了PET在电力系统中的控制问题,提出了在单机无穷大系统中与发电机相连的PET的控制策略,并在MATLAB环境中进行了时域仿真研究。仿真结果表明,在系统中出现扰动的条件下,PET能有效的提高系统阻尼,改善系统电压特性,提高了电力系统的稳定性。     

Research on power control strategy ofhousehold-level electric power routerbased on hybrid energy storage droopcontrol

In the light of user-side energy power control requirements, a power control strategy for a household-level EPR based on HES droop control is proposed, focusing on the on-grid, off-grid and seamless switching process. The system operating states are divided based on the DC bus voltage information with one converter used as a slack terminal to stabilize the DC bus voltage and the other converters as power terminals. In the on-grid mode, the GCC and the HES are used as the main control unit to achieve on-grid stable operation, whereas in the off-grid mode, the PV, HES and LC are used as the main control unit at different voltages to achieve stable operation of the island network. Finally, a DC MG system based on a household-level EPR is developed using the PSCAD / EMTDC simulation platform and the results show that the control strategy can effectively adjust the output of each subunit and maintain the stability of the DC bus voltage.     

微网逆变器无功出力按容量分配的改进控制策略

为了解决馈线阻抗不一致导致的微网逆变器无功出力不能均分的问题,提出了一种基于电流下垂控制的改进控制策略。通过测量和计算公共耦合点(Point of Common Coupling, PCC)处的无功电流按额定容量权重所得值,作为所有逆变器的基准值,并由母线信息控制改进的微积分控制器的使能,精确调节无功电流下垂曲线的电压偏置。该方法能够避免馈线阻抗造成的电压跌落,使逆变器按容量分配负荷,对通信依赖程度低,且消除周期功率延迟,具有良好的自适应能力和稳定性。仿真和实验也充分证明了所提控制策略的正确性和可行性。     

船舶供电变流器柔性并/离网控制及输出电压谐波抑制策略

首先提出根据船舶供电变流器并/离网状态反馈分别进行电流控制、电压控制的模式切换控制方法,实现了离网模式下输出电压快速响应以及并网模式下与电网交互功率的可控转移;其次基于调幅、调频的预同步控制以及电压电流双闭环控制共用比例积分调节器,保证了控制模式切换时积分量的平滑过渡,实现了供电变流器柔性并/离网;然后引入基于多重降阶...     

混合电力滤波器无差拍控制策略研究

通过分析当前电能质量控制措施的优缺点,将无源电力滤波器和有源电力滤波器结合构成混合式电力滤波器,以实现大容量高电压电能质量控制。结合串联型混合电力滤波器,介绍了预测无差拍控制策略。该控制策略根据混合滤波器的逆变电路系统的状态方程和输出反馈信号推算出下一个采样周期的脉冲宽度,并且采用状态观察器预估系统的状态,提前算出控制量以补偿CPU的采样和计算时延,避免对指令电流的跟踪过冲,提高了系统动态性能。最后,给出了Matlab仿真模型和仿真结果。     

交直流混合微电网中AC/DC双向功率变流器的新控制策略

交直流混合微电网中的AC/DC双向变流器,对系统的稳定运行和功率的协调分配有着重要作用。为了使直流微电网部分作为一个电压功率可控的单元接入交流母线,提出了一种新的AC/DC双向变流器控制策略,用于平衡交直流微电网间的功率流动并提高系统联网和孤岛运行的稳定性及可控性。在联网模式时,新方法基于dq坐标系,通过直流侧电压外环给定内环直轴电流参考值,进而控制功率流动和联网运行。孤岛模式时,新方法以交直流母线的电压差值作为外环,控制功率在交直流母线间的流动,使其互为支撑,提高系统稳定性。与传统的并网控制不同,新方法     

单调谐并联混合有源电力滤波器控制策略研究

针对单调谐并联混合有源电力滤波器的补偿精确度受控制系统带宽严重制约的问题,提出一种同时反馈电网电流和五次谐波电流的双闭环控制策略,并对其直流侧稳压控制器进行详细的分析和设计.根据单调谐并联混合有源滤波器的电路拓扑结构,推导系统在旋转坐标系下的小信号模型及其传递函数,分别设计电网电流控制器,五次谐波电流控制器和电压环控制器.对采用所提出的控制策略的有源滤波器进行仿真研究并制作实验样机.仿真和实验结果表明,该控制策略具有很高的稳态补偿精确度和动态响应速度,易于数字实现,且由于只需要检测两路电网电流,节省了装置成本.     

适用于含多并联逆变器微电网联络线功率控制策略

基于下垂机制的含多并联逆变器微电网联络线功率控制策略的控制层级较多,层级间时间尺度相差较大,导致其暂态响应较差,应对本地负荷波动或下垂系数调整等扰动的能力不强.针对以上问题,提出了一种新型的含多并联逆变器微电网联络线功率分层控制策略.一层分散控制采用电压滤波跟踪误差的方法对系统公共耦合点(Point of Common...     

Capability curve based enhanced reactive power control strategy for stability enhancement and network voltage management

Reactive power has become a vital resource in modern electricity networks due to increased penetration of distributed generation. This paper examines the extended reactive power capability of DFIGs to improve network stability and capability to manage network voltage profile during transient faults and dynamic operating conditions. A coordinated reactive power controller is designed by considering the reactive power capabilities of the rotor-side converter (RSC) and the grid-side converter (GSC) of the DFIG in order to maximise the reactive power support from DFIGs. The study has illustrated that, a significant reactive power contribution can be obtained from partially loaded DFIG wind farms for stability enhancement by using the proposed capability curve based reactive power controller; hence DFIG wind farms can function as vital dynamic reactive power resources for power utilities without commissioning additional dynamic reactive power devices. Several network adaptive droop control schemes are also proposed for network voltage management and their performance has been investigated during variable wind conditions. Furthermore, the influence of reactive power capability on network adaptive droop control strategies has been investigated and it has also been shown that enhanced reactive power capability of DFIGs can substantially improve the voltage control performance.     

微电网孤岛运行下垂控制分析及仿真

微电网一般有并网和孤岛运行,并网运行一般采用功率解耦控制,其网络电压和频率由大电网决定,而孤岛运行时,网内电源决定微电网的电压和频率。由于一次能源波动和负载波动,为了维持微电网电压和频率稳定,采用电压频率下垂控制,分析了下垂控制的基本理论,给出应用下垂控制的微电网仿真波形。