一种单相逆变器并离网切换的统一控制策略

分布式能源系统中,逆变器通常具有并网运行与孤岛运行两种模式。当逆变器并网运行时,一般表现为电流源特性,向电网输送功率;当逆变器孤岛运行时,一般表现为电压源特性,控制本地电网电压与频率稳定;逆变器并离网切换过程时需进行两种控制模式的模式切换。提出一种基于下垂控制的单相逆变器统一控制策略,构造一种电压源电网支撑型逆变器,在并网与离网模式下均可稳定运行,从而实现并离网工况的无缝切换。建立逆变器阻抗模型,基于阻抗模型设计了下垂控制策略和下垂曲线,给出了逆变器并离网切换的控制逻辑,构建了实验样机,通过实验验证了所提出的理论分析和控制策略的可行性。     

柔性直流输电系统的联网和孤岛运行通用控制策略

针对当前柔性直流输电系统缺乏在联网和孤岛运行条件下的通用控制策略的现状,根据高压电网的特点引入了交流侧的频率—有功功率的下垂控制和直流侧的有功功率—直流电压的下垂控制,并由此提出了柔性直流输电系统联网和孤岛运行的通用控制策略。该控制策略可有效适用于换流站的联网和孤岛运行工况,且能够与电网的一次调频、二次调频配合工作,适用于孤远电网及海上风电场等弱电网互联情况。电磁暂态仿真结果表明,该柔性直流输电系统通用控制策略可实现对柔性直流输电系统联网和孤岛运行工况的有效控制。     

低压微电网平滑切换控制策略研究

为了避免微电网并网与孤岛运行模式控制策略的切换,实现微电网并网模式和孤岛模式之间的平滑切换,研究在低压微电网下垂特性的基础上,提出了一种采用外环功率控制和内环电压电流双环控制的三环控制策略,实现并网时基于下垂控制的间接恒功率控制,孤岛时分布式电源自动调节功率输出,并设计了微电网同步并网控制器,有效地减少了微电网过渡过程产生的冲击。仿真结果表明,所提微电网逆变器控制策略运行稳定,运行模式之间能平滑切换。     

基于功率补偿量及下垂系数衰减的直流微电网并网转离网无缝切换控制策略

无缝切换控制策略是保证直流微电网稳定可靠运行的关键。针对传统并网转离网切换控制方法存在母线电压恢复慢、电能质量较差的问题,提出一种基于功率补偿量及下垂系数衰减的直流微电网并网转离网无缝切换控制策略。孤岛检测期间,并网变流器工作在电压控制模式,储能变流器(Energy Storage Converter, ESC)工作在下垂控制模式。通过建模分析,证明采用下垂控制时孤岛检测期间直流母线电压是可控的,由此得到下垂系数选择方法。孤岛检测完成后,以固定函数衰减ESC功率补偿量和下垂系数,实现ESC下垂控制和定电压控制的无缝切换,防止因ESC控制模式的突变而引起直流母线电压波动和ESC电流冲击。讨论了衰减函数的选择方法。仿真结果表明,所提无缝切换控制策略能够有效解决孤岛检测期间直流母线电压不可控的问题,抑制孤岛检测完成后因ESC模式切换时所产生的电流冲击。     

光伏发电系统运行模式无缝切换控制策略

传统独立光伏发电采用电压型控制,并网光伏发电采用电流型控制,无法实现运行模式的无缝切换。为此,提出光伏发电系统在2种运行模式下都采用电压型控制,避免控制策略切换所引起的冲击。针对光伏发电系统的特点,分别设计了光伏逆变器在孤岛运行、并网运行及模式切换时的下垂控制策略。将下垂控制进行改进,通过动态平移下垂曲线,使光伏逆变器并网运行时能够始终输出最大有功功率,抑制不同情况下的功率偏移,同时维持直流母线电压稳定,孤岛运行时能够跟踪电网运行状态,减小并网瞬间的冲击。仿真结果和实验结果均验证了所提控制策略的有效性,光伏逆变器在孤岛模式及并网模式都能够满足稳态运行要求,模式切换暂态过程平滑无冲击。     

一种微电网并/离网运行模式统一控制策略

微电网在并网和孤岛两种运行模式切换过程中,需要改变控制结构,容易造成电压和电流突变,影响系统稳定运行。为此,提出了一种微电网并/离网统一控制策略,将分布式电源(distributed generator,DG)控制为电流控制电压源(current controlled voltage source,CCVS),同时适用于并网、孤岛两种模式,模式切换过程中无需孤岛检测和控制策略切换,能较好地解决微电网无缝切换问题,并且保证并网时DG恒功率输出,孤岛运行时频率、电压稳定,负荷功率均分。仿真结果验证了该控制策略的有效性。     

微网稳定运行与模式平滑切换综合控制策略

提出一种基于下垂控制的微电网稳定运行与模式平滑切换综合控制策略。经理论分析和仿真得到结论:(1)所设计LCL-VSC型微源闭环解耦控制系统,由于包含全部LCL滤波参数,高频谐波抑制能力较强;(2)所提基于自适应功率补偿的无功-电压和有功-频率稳定控制策略,能够有效抑制微网孤岛模式下负载对系统电压、频率的扰动;(3)所提微网运行模式平滑切换控制策略,可实现模式切换时电压、频率和功率的平滑过渡。所提并网相位同步控制方法,由于融入了大电网电压锁相控制功能,取消了电网电压锁相环,并且,采取的相位调节方法消除了传统频率调节法对频率下垂控制的影响;所提离网功率同步控制方法,实现了离网瞬间微网输出功率与负载功率的同步,在稳定微网电压和频率的同时,确保电力开关的零负荷分断。     

基于改进下垂控制微网快速平滑并网/离网控制策略

微网在并网与离网两种运行模式进行切换时或造成系统的暂态冲击与振荡,对系统的稳定运行造成严重的后果。本文研究了下垂控制策略应用于微网系统快速平滑并网/离网的可能,提出了参考功率追踪实际计算功率的改进型下垂控制,抑制了微网两种运行模式切换时引起的暂态冲击。在此基础上,设计参考功率控制器在微网孤岛运行时,令参考功率为固定值,并网/离网转换前令参考功率追踪实际计算功率。在控制器中引入惯性环节,抑制参考功率切换时逆变器输出电流突变带来的冲击。在微网并网运行时,利用大电网钳位作用,切换参考功率值为逆变器输出功率所需值,实现逆变器输出功率可调。最后利用Matlab/Simulink搭建仿真模型,分析并仿真了上述提出的方法。仿真结果表明,本文提出此方法可有效抑制微网运行模式切换引起的暂态冲击,并实现下垂控制下微网并网运行时功率可调。     

微网运行模式平滑切换的控制策略研究

针对微网孤岛与并网运行模式的特点,提出了一种实现微网运行模式平滑切换的控制策略,即在基本下垂控制器中增加下垂额定点调节环,通过该环路的投切实现并网与孤岛控制模式的平滑转换,微电源并网为PQ控制,孤岛为下垂控制.设计了逆变器预同步控制单元,有效地抑制微电源并联过程的冲击电流,使并网过程平稳安全.在此基础上,提出一种微网运行模式相互切换的控制流程,并对微网运行模式切换以及孤岛和并网状态下的若干运行工况进行了仿真实验,验证了控制方法与切换流程的有效性.     

微网运行模式平滑切换的控制策略研究

针对微网孤岛与并网运行模式的特点,提出了一种实现微网运行模式平滑切换的控制策略,即在基本下垂控制器中增加下垂额定点调节环,通过该环路的投切实现并网与孤岛控制模式的平滑转换,微电源并网为PQ控制,孤岛为下垂控制。设计了逆变器预同步控制单元,有效地抑制微电源并联过程的冲击电流,使并网过程平稳安全。在此基础上,提出一种微网运行模式相互切换的控制流程,并对微网运行模式切换以及孤岛和并网状态下的若干运行工况进行了仿真实验,验证了控制方法与切换流程的有效性。     

下垂控制逆变器中并网功率控制策略

下垂控制策略广泛应用于交流微电网中,可以实现并网模式和孤岛模式的无缝切换以及不同逆变器之间的功率均流。然而,在目前的研究工作中,并网模式下的工作性能却很少被考虑到。实际上,并网模式下的功率控制会受到电网频率以及电网电压幅值波动的影响,并且传统下垂控制中无功功率控制本身就存在静态误差。因此提出了电网频率和电网电压幅值前馈控制来抑制电网波动对功率控制的影响,另外基于此提出公共耦合点电压幅值控制实现无功功率的无静差跟踪。基于提出的控制策略实现了下垂控制逆变器并网功率的精确稳定控制。     

基于子模块电容能量波动的MMILC下垂控制策略

交直流混合配电网中,孤岛模式下互联换流器(interlinking converter, ILC)具有实现配网间功率平衡、维持交流频率和直流电压稳定的作用。模块化多电平互联换流器(modular multilevel interlinking converter, MMILC)作为ILC的拓扑之一,具有谐波特性好、波形质量高、开关损耗低等优势。文中提出一种适用于MMILC的两级式下垂控制策略,首先基于子模块电容能量波动特性建立了适用于MMILC的新型交直流侧统一下垂特性;然后推导得出了MMILC直流侧电压与等效子模块电容电压间的数学关系,使MMILC仍可通过直流电压偏差进行功率调节,同时设置了下垂特性曲线的死区和最低允许运行范围;最后,分别对MMILC在不同负载模式和过载情况下的控制性能进行了仿真。仿真结果表明,所提出的MMILC两级式下垂控制策略可以自动平衡不同负载模式下交直流侧配网的功率偏差,过载情况下可以瞬时闭锁,验证了控制策略的正确性和有效性。     

低电压微电网虚拟坐标变换下垂控制策略

为提高低电压(Low Voltage,LV)微电网处于模式切换过程和孤网模式时负荷功率的稳定性,提出采用虚拟坐标变换下垂控制策略,以解决LV微电网采用传统下垂控制策略导致的分布式电源变流器输出有功功率和无功功率耦合性问题。利用有功功率和无功功率进行虚拟坐标变换与传统下垂控制策略相结合,在LV微电网模式切换过程和孤网模式时,采用传统下垂控制策略对变流器输出功率进行控制,然后对虚拟有功功率和虚拟无功功率进行虚拟坐标逆变换,完成对有功功率和无功功率解耦,进而可以满足负荷功率需求同时优化负荷电能质量。通过仿真,验证此控制策略的正确性和有效性。     

适用于大规模风电并网的多端柔性直流输电系统控制策略

提出了一种适用于区域大规模风电并网的六端柔性直流输电系统,设计了该系统的协调控制策略,即送端电压源型换流器(VSC)采用交流电压控制、受端VSC采用直流电压下垂控制。以直流网络损耗最小作为优化目标,计算了系统稳态运行点。通过在PSCAD/EMTDC平台上搭建仿真算例,验证了所提出的系统控制策略可以自动跟踪风电功率波动并协调受端功率分配。通过设计系统启动和风功率波动及交流侧故障和换流器停运的仿真算例,验证了该六端柔性直流输电系统具有良好的功率调控能力和运行灵活性。     

微网系统稳定运行及模式平滑切换研究

提出了一种基于对等结构的控制策略,实现微网系统在并网和孤岛两种模式下的稳定运行和平滑切换。稳定运行时的多环控制策略包含电压-相角下垂控制、虚拟阻抗控制和电压电流双环控制,可按逆变器额定容量之比精确分配负荷功率,保持系统电压幅值、频率的稳定。并网时采用基于双二阶广义积分器及锁频环的电压同步策略,使微网的电压幅值、相角快速向主网同步,从而平滑并网。解列时设计了功率同步策略,通过降低微网与主网间的交互功率,抑制切换时的功率冲击。仿真结果表明,所提控制策略能够保证微网系统的稳定运行,同时在过渡模式下,减小网络冲击,稳定系统频率,实现模式平滑切换。     

基于改进功率环的微电网对等控制策略研究

基于传统下垂控制方法存在的不足,同时考虑减小微电网依赖于通信系统,使负荷和分布式电源能够即插即用,提出一种基于改进功率环的微电网对等控制策略。传统的下垂控制方法会造成系统频率和交流母线电压的偏差,针对该问题,引入电压补偿环节和频率补偿环节,构建改进的功率环反馈控制器。利用该控制策略对由2台同容量分布式电源构成的微电网进行仿真分析,并和采用传统下垂控制方法所得结果进行比较,此外,在并网/孤网切换模式和负荷投切模式下,分析该控制策略下的微电网运行特性,仿真结果表明了基于改进功率环的微电网对等控制策略能够有效降低系统频率和交流母线电压的偏差。     

微网孤岛运行时基于逆变器的新型功率控制

提出了一种在微网孤岛运行下逆变器无信号线功率分配的新型控制策略——动态功率平衡。当微网被动或主动地与上级电网断开时,微网会处于孤岛工作模式。在这种情况下,通过逆变器连接的电源则表现为电压源,其幅度和频率则通过下垂特性得到控制。然而,当负载重载或轻载时,这种下垂特性会产生大的频率偏移;平缓的下垂特性可以避免频率的过大偏差,但却使得逆变器之间难以功率分配。与传统的下垂控制相比,通过动态地改变大容量逆变器中下垂曲线的位置,动态下垂曲线控制则可将系统频率控制在一个设定的范围内,这样不但使得微网中大部分电源工作在额定功率下,在负载降低时也能充分利用新能源发电,同时这些逆变器仍可以保持原有的功率分配特性。还给出了控制方法的分析与设计,通过应用PSCAD/EMTDC仿真,验证了此种控制方法。     

微网孤岛运行时基于逆变器的新型功率控制

提出了一种在微网孤岛运行下逆变器无信号线功率分配的新型控制策略——动态功率平衡。当微网被动或主动地与上级电网断开时,微网会处于孤岛工作模式。在这种情况下,通过逆变器连接的电源则表现为电压源,其幅度和频率则通过下垂特性得到控制。然而,当负载重载或轻载时,这种下垂特性会产生大的频率偏移;平缓的下垂特性可以避免频率的过大偏差,但却使得逆变器之间难以功率分配。与传统的下垂控制相比,通过动态地改变大容量逆变器中下垂曲线的位置,动态下垂曲线控制则可将系统频率控制在一个设定的范围内,这样不但使得微网中大部分电源工作在额定功率下,在负载降低时也能充分利用新能源发电,同时这些逆变器仍可以保持原有的功率分配特性。还给出了控制方法的分析与设计,通过应用PSCAD/EMTDC仿真,验证了此种控制方法。     

向孤岛电网供电的柔性直流逆变站综合控制策略

考虑孤岛电网存在有源电网状态和无源电网状态之间的状态变化,文中提出了向孤岛电网供电的柔性直流逆变站综合控制策略,以实现在孤岛电网状态变化时保证对其可靠供电。从柔性直流的控制原理出发,分析了有源电网和无源电网下柔性直流逆变站控制方式的差别。当孤岛电网从有源电网变为无源电网,向其供电的柔性直流逆变换流站控制方式切换时,文中从稳定交流电压和快速恢复有功平衡考虑,提出了相角跟随和有功功率优先2个控制策略,以保证切换时刻孤岛电网和直流系统的各电气量波动最小。建立柔性直流输电系统的PSCAD/EMTDC仿真模型,仿真验证了文中控制策略的有效性,在孤岛状态变化时可实现持续可靠供电。