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。     

基于虚拟电阻的微网下垂控制方法

针对微网下垂控制中虚拟电抗和虚拟电阻存在的不足,利用虚拟电阻可使所有逆变器的输出阻抗呈阻性的特点,将虚拟电阻与P-V、Q-f下垂控制相结合用于微网中,并通过搭建Matlab仿真模型,比较了虚拟电抗和虚拟电阻的效果。结果表明,虚拟电阻与P-V、Q-f下垂控制相结合适用于微网,同时与虚拟电抗相比,虚拟电阻可减小谐波含量。     

对基于直流配电与直流微网的电气节能分析

近年来随着我国经济的不断发展,各方面都取得了良好的进步,但是由此也产生了大量的能源消耗问题,所以为了保证电力资源的可持续发展,本文研究了基于直流配电网和直流微网的电能节约问题。首先本文说明了目前能源浪费和环境遭受污染的问题,然后分析了直流电和直流微网运行的重要意义,并进行了可行性分析,然后分析了直流配电和直流微网在电气节能方面的两大应用。     

基于虚拟惯量和阻尼参数自适应策略的直流微网电压控制研究

含大功率风光储的直流微电网具有“小惯量、弱阻尼”的典型特性，系统受到扰动后，会导致直流母线电压剧烈波动。为此，该文提出一种改进的虚拟惯量和阻尼参数自适应控制策略。首先，在类虚拟同步发电机控制中加入电压补偿环节，消除了控制带来的电压调节静差；然后，使虚拟惯量和阻尼参数自适应响应直流电压变化，并在虚拟惯量的自适应控制中考虑变换器输出功率限制的影响，在平抑电压波动的同时，兼顾了变换器的长期安全运行。为保证控制参数选取的合理性，该文建立了所提控制策略的小信号分析模型，通过绘制根轨迹图分析其主要参数对系统稳定性的影响。最后，通过仿真算例，验证了该改进控制策略的有效性。     

直流微网群分层对等控制及功率管理策略研究

直流微电网运行不须考虑频率、相位等因素,并且比交流微电网控制简单,因此具有广阔的发展前景。微网群系统是含有多个微电网、储能及负载的互联系统,微网群系统能够利用各个子网间的能量互济作用来解决单一子网由于出力的随机性和不可预测性给微网带来的冲击。文章针对一种含多个子网的微网群结构,提出了一种分层对等控制策略,在微网群中将各个子网看作储能设备,控制其与微网群系统之间的能量流动。基于MATLAB/SIMULINK进行直流微网群系统仿真,通过设置不同场景验证了该系统的稳定性和自治能力。     

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,加入母线电压二次控制环节,有效抑制直流母线电压偏差,满足负荷运行要求,并通过Matlab/Simulink仿真验证了该策略的有效性。     

直流微网中可抑制环流的并联变流器控制策略

针对传统下垂控制中功率分配和电压调整的矛盾性,结合直流微网的结构特点,提出一种可抑制并联变流器间环流、准确分配负荷功率,同时稳定直流母线电压的改进下垂控制策略。首先,在各变流器输出端引入虚拟电阻,以功率损耗最小为目标确定其初始值,根据各变流器输出电压差自适应调整虚拟电阻大小,抑制环流的同时尽可能减小母线压降;其次,在控制器输入端引入电流补偿控制,消除线路电阻对功率分配精度的影响,采用分布式电压补偿控制进一步调整母线电压;最后,利用系统特征方程式分析系统的稳定性,为实际工程中设计变流器控制器提供理论指导。仿真验证了所提控制策略的有效性。     

基于功率分层的孤岛直流微网协调控制策略

文章提出一种改进型功率分层协调控制策略,该策略利用荷源功率差信号代替母线电压信号作为切换条件,使孤岛型光储直流微网系统能够在不同运行模式间平滑切换,从而实现微网内部功率的动态平衡,保证不同工况下均存在以电压特性运行的松弛终端给直流母线提供电压支撑。通过下垂控制实现并联型储能系统按照实时功率调节能力决定自身出力,有效避免储能系统的过充过放,并引入二次运行控制环节解决了储能单元功率分配超过最大充放电功率引起的系统失衡问题。最后通过Matlab/Simulink平台在不同工况下实现该策略,仿真结果验证了所提出控制策略的有效性与优越性。     

考虑虚拟惯性的VSC-MTDC改进下垂控制策略

针对多端柔性直流(简称多端柔直)系统用于异步互联时各交流电网的频率稳定问题,提出了一种考虑虚拟惯性的多端柔直系统改进下垂控制策略。该控制策略以提高整个系统的惯性水平为目标,利用直流电压建立起交流电网频率和换流站传输的有功功率之间的联系,使得在单个交流电网因故障而产生频率偏差时,其余交流电网可以提供一定的频率支援能力,在保证直流电压稳定性的前提下改善故障交流电网的频率响应特性。最后,在PSCAD/EMTDC仿真平台上搭建三端柔直系统以验证所提控制策略的有效性。     

直流微网供电的电动汽车无线充电站控制策略

以电动汽车无线充电站为研究背景,并采用直流微网为其供电。为保证微网能够向充电站自用负荷与电动汽车提供可靠的电能,提出分层控制的方法。上层控制器负责运行状态的判断与底层控制器的管理,底层控制器包括风光互补发电的MPPT控制器、混合储能功率分配控制器、脉冲密度调制器和车载电池充电控制器。其中脉冲密度调制有效精简了无线电能传输系统的结构,保证输出电压稳定的同时,确保系统工作效率最高。在Matlab/Simulink中搭建直流微网供电的电动汽车无线充电系统的仿真模型,建立了无线电能传输系统的实验平台,通过仿真与实验验证了策略的有效性与系统的可行性。     

分层控制在微网中的应用研究

针对微网的特点提出了一种分层控制方法,通过弱通信通道来实现上层对下层的控制,该控制方法兼有分散控制和集中控制的特点,可以提高微网的智能性和灵活性。提出的分层控制主要包括三层:基于下垂控制理论的初级控制,对初级控制产生的偏差进行调节恢复的次级控制和负责管理微网与外部配电系统之间联接的三级控制。通过对某个微网系统的分层控制实验,验证了分层控制方法能较好地实现对微网的控制,证明了该方法的可行性。     

含多微源的微网并网控制运行特性研究

文章以永磁同步风力发电机、光伏发电系统、蓄电池储能系统建立了混合微网结构模型。为了充分发挥各微源的优势并保证微网的供电质量,对各微源控制器采用不同控制策略进行。对风力发电系统采用改进PQ控制、光伏发电DC/DC变换器进行最大功率跟踪法控制以及蓄电池采用定直流电压控制来维持直流母线电压。文章基于PSCAD/EMTDC软件对系统不同运行工况进行仿真,结果表明控制策略具有正确性及可行性。     

含双蓄电池的光储直流微网下垂控制策略

光储直流微网在孤岛模式下,须要严格稳定母线电压,同时为了延长蓄电池的寿命,各蓄电池的荷电状态（SoC）应保持平衡。文章首先设计了蓄电池充放电控制逻辑,该逻辑可以很好地维持母线电压稳定;其次量化分析了线路电阻不相等引起环流及其所导致的双蓄电池SoC不平衡现象;最后提出了一种基于母线电压信号调节的自适应分布式下垂控制方法,解决蓄电池之间的环流问题和SoC不平衡问题,同时改善了传统下垂控制在轻负载情况下环流抑制能力。通过仿真软件对传统下垂控制、传统平衡SoC方法进行比较,验证了文章方法的有效性和优越性。     

含混合储能系统的独立直流微网协调控制策略

针对独立运行的多储能直流微网,为了减少蓄电池充放电次数和提高蓄电池间荷电状态的均衡速度及精度,提出了一种基于源荷功率差信号的直流微网混合储能控制策略。该策略在详细分析了直流微网工作模式的基础上,设置功率分层点作为超级电容和蓄电池工作切换依据,即超级电容和蓄电池分别优先工作在源荷功率差较小和较大的情况下,避免了蓄电池在源荷功率平衡点处频繁充放电切换。当多个蓄电池同时出力时,通过改进下垂控制,动态地增大均衡期间蓄电池间下垂系数差别,提升蓄电池荷电状态及负荷功率均衡速度和精度,避免部分蓄电池因荷电状态越限而提前退出运行。最后,在MATLAB/Simulink仿真软件上验证了所提控制策略可稳定运行在各种模式下,并具有较高的荷电状态均衡速度和精度。     

基于无源性理论的风力机最大风能捕获控制

讨论了具有随机性风速变化和非线性的风电系统的最大风能捕获控制问题,系统采用基于无源性控制方案下的浆距角和触发角双输入控制方案,通过选择适当的状态稳态特性和注入阻尼的方法,将风能的最大捕获与系统的全局稳定性相结合,设计出了一种对风速变化和参数摄动具有鲁棒性且使风电系统具有良好动态特性的控制系统。仿真结果显示,对于具有随机性风速变化和变参数风电系统,该控制策略可以实现风能的最大捕获。     

多变换器系统无源控制策略研究

在多变换器系统中,电力电子变换器之间的相互作用以及闭环控制下的电力电子变换器在输入端呈现的恒功率负载特性会对系统的稳定性造成影响。同时,随着多变换器系统复杂程度的增加,基于系统模型的稳定性分析和控制策略面临更多的挑战。针对以上问题,运用无源控制理论从能量角度对多变换器系统控制进行研究。通过保证子系统的无源性来保证整个系统的无源性,进而保证整个系统的稳定。为了实现更好的控制效果,将自抗扰控制技术与无源控制相结合设计混合无源控制器。与PI结合无源控制相比,在即插即用的情况下,所提出的控制策略具有更好的动态与稳态性能。利用Matlab/Simulink搭建多变换器系统的仿真模型,仿真结果验证了该控制策略的可行性和优越性。     

基于故障电流控制的直流微网过电流保护研究

目的  随着分布式电源以及电动汽车等新型负荷的发展,直流微网相较于交流微网有着换流环节少,系统损耗低等优点,成为目前的研究热点。直流微网覆盖范围小,且接入了大量的分布式电源,因此发生极间短路故障时,故障电流上升速度快,幅值大,使得传统交流配电网采用的过流保护难以实现级差配合,给故障定位造成了极大的困难。 方法  对此,针对直流微网故障电流的特点,提出限流与保护相融合,基于故障电流精确控制值设计过流保护整定值的方法,结合各支路合理的容量设计,可轻松实现级差配合,准确定位故障。 结果  文章在PSCAD/EMTDC仿真平台上搭建相应的直流微网模型,对所提保护方案进行了仿真验证,结果表明该方案能正确定位故障点并迅速切除故障。 结论  所提的保护方案保证了过电流的选择性。这验证了所提保护方案的合理性。     

直流微网群联络线功率波动平抑策略研究

文章提出了基于"独立平抑-联合修正"的双阶段直流微网群功率平抑控制策略。在子微网独立平抑阶段,各子微网中净负荷功率波动较小,混合储能仅针对其所在的子微网净负荷进行功率平抑。在子微网联合修正阶段,微网群中净负荷功率波动较大,以平抑直流微网群与交流配电网之间的功率为优化目标,采用粒子群算法,修正子微网内混合储能的功率指令。仿真分析表明,文章提出的控制策略能取得很好地交换功率平抑效果。     

基于电压下垂法的独立直流微网混合储能系统控制策略改进

针对独立直流微网中混合储能单元使用寿命问题,基于电压下垂控制的混合储能单元控制策略,提出了混合储能系统控制策略的改进措施。首先采用基于超级电容荷电状态的稳态功率修正策略,使超级电容在工作一段时间后荷电状态能够恢复至初始额定值,避免超级电容过充或者过放。其次,针对电池使用寿命问题,提出基于混合储能荷电状态的能量管理策略,以达到延长电池使用寿命的目的。最后通过Matlab/Simulink仿真分析,证明该方法在光伏输出功率改变条件下可有效延长电池与超级电容使用寿命。     

基于AFPSO的孤岛型直流微网多目标优化研究

针对传统微网多目标优化配置过程中,易受特殊气象数据影响而导致的低鲁棒性问题,建立微网经济性、稳定性和环保性等多目标优化模型,并设置了蓄电池、超级电容储能荷电状态、最大瞬时功率要求以及功率平衡等约束条件,并据此分析微网多目标优化问题。先利用线性加权求和法转化为单目标求解问题,再采用高鲁棒性快速粒子群优化算法,求得微网内风-光-微燃气轮机-蓄电池-超级电容的最优配置组合。最后设立鲁棒性改进前后的多个算例,从经济性、环保性等方面对比分析,验证算法的有效性。