基于潮流计算的环形直流微电网动态负荷精确分配控制方法

针对跨度比较大的采用环形网络结构的直流微电网,首先推导了采用下垂控制时环形直流微电网的潮流计算方法;基于此,对比分析了以下垂系数比和参考电压差值为控制量的动态负荷分配控制方法;进一步地,提出了综合实现动态负荷分配精确控制和负荷端电压跌落补偿的改进下垂控制方法;最后,搭建了四端环形直流微电网的半实物实时仿真实验平台,实验结果验证了所提控制方法的有效性。     

微电网变流器无主从并联控制的研究

研究了变流器在微电网中无主从并联运行的输出特性、并/离网之间的切换过程中功率的跟随以及离网状态下的稳定运行等问题,设计出以DSP28335为硬件核心,改进式的下垂控制为控制策略的变流器控制器。通过试验验证,2台并联DG变流器在并/离网切换时根据下垂特性曲线调节输出电压的幅值和频率,且严格按照各自的下垂特性曲线合理分担负载功率。带下垂控制的电压源型变流器和传统电流源型并网变流器在并/离网条件下可稳定并联运行,且基于P-f、Q-U下垂特性设计的电压源型变流器可以实现稳态条件下的输出功率限幅功能。     

主从控制孤岛微电网的优化故障控制策略

中压等级的主从控制孤岛微电网中,通常仅依据并网点电压跌落程度来进行无功支撑,可能会导致采用V/f控制方式的主控电源无法正常消纳无功电流,并迫使其有功电流输出减少,进而导致微电网系统失稳。该文根据典型逆变型分布式电源(inverter interfaced distributed generator,IIDG)的控制模型,分析了故障情况下PQ控制IIDG低电压穿越时引起的无功倒送问题,并阐述了无功倒送对中压孤岛微电网稳定运行可能造成的不利影响。针对该问题,根据IIDG故障时的输出特性,提出了协调主控电源和从属电源的优化故障控制策略。最后,通过PSCAD的仿真算例,验证了所提推论及优化策略的准确性和有效性。     

微电网变流器无主从并联控制的应用

深入研究了变流器在微电网中无主从并联运行的输出特性、并/离网之间的切换过程中功率的跟随及离网状态下的稳定运行等问题,设计了以DSP28335为硬件核心,以改进式下垂控制为控制策略的变流器控制器。通过试验验证两台并联DG变流器在并/离网切换时可根据下垂特性曲线调节输出电压的幅值和频率,并严格按照各自的下垂特性曲线合理分担负载功率;带下垂控制的电压源型变流器(VSC)可与传统电流源型并网变流器在并/离网条件下稳定并联运行,这为带下垂控制的VSC的应用推广提供了试验支持,且基于P-F,Q-U下垂特性设计的VSC可实现稳态条件下的输出功率限幅功能。     

同伦摄动模态子区间算法在微电网孤岛潮流计算中的应用

与传统输电网和配电网络不同,微电网中的分布式发电装置通过电力变换装置给负荷供电,所以考虑并网整流/逆变装置的影响,同时建立包含微电源、柔性交流输电系统、线路以及不同负荷类型的微电网精确数学模型。此外,计及负荷及微电源出力的时间波动性,引入同伦摄动子区间理论构造求解孤岛微电网区间潮流方程,并通过模态分析法提高区间运算精度。算例结果验证了所建模型及求解方法的有效性。     

电力系统区间潮流计算方法综述

随着电力系统运行环境的复杂化,系统运行状态的不确定性因素多元化,给电力系统分析带来了新的挑战。区间潮流因其建模简单等优点而成为不确定性潮流分析的主流方法之一。该文以算法的基本原理和优缺点为立足点,对电力系统区间潮流算法研究进行综述。首先,简要介绍区间潮流分析方法的发展、原理、计算模型等,并阐述了区间潮流在电力系统不确定性分析中的应用情况。然后,按照算法的不同原理将区间潮流算法分为3大类:区间迭代法、仿射优化法和直接优化法,并逐一详细介绍不同算法的基本原理、计算步骤及优缺点和适用范围。最后,指出区间潮流分析在今后研究中有待解决的问题及研究方向。     

主从控制混合微电网中互联变流器控制策略

针对基于主从控制的交直流混合微电网,研究了孤岛模式下的功率平衡关系和互联变流器控制策略。主控制单元控制系统的功率波动,维持系统的稳定性,因此提出了主控制单元容占比的概念,来反映两侧微电网的运行状态;根据此概念,建立了交直流两侧的数学联系,设计了互联变流器的分区段控制策略,调节功率在微网间的流动,以实现两侧功率的相互支撑;为了避免互联变流器运行模式的频繁切换,设置了滞回比较环节,提高系统的稳定性。在PSCAD／EMTDC搭建了交直流混合微网仿真模型,结果表明,在孤岛模式下分区段控制策略能够实现对互联变流器的灵活控制,可准确调节交直流子网间的功率流动,实现系统的功率平衡以及各微网的电压和频率稳定。     

基于矢量拟合的主从控制微电网稳定性分析

目前对微电网稳定性分析的研究主要集中于采用下垂控制的微网,对主从控制的微电网尚缺乏深入的研究;此外,现广泛采用的基于状态空间模型和阻抗模型的分析方法需要获取每个分布式电源的详细参数,在实际工程应用中难以实施。为解决上述问题,提出了基于矢量拟合的主从控制微电网稳定性分析方法:将各分布式电源视为黑盒模型测量其频率响应;基于系统拓扑计算系统聚合阻抗;采用矢量拟合技术获取聚合阻抗传递函数进而分析系统稳定性。在MATLAB/Simulink平台建立了微电网仿真模型,通过在并网和孤岛模式下的仿真验证了所提方法的有效性,分析了线路阻抗、负荷等参数变化对微电网稳定性的影响。所提方法无需获取电源内部详细参数,具有较高的工程实用性。     

主从控制孤岛运行微电网的短期可靠性评估

针对主从控制孤岛运行微电网短期可靠性的时变性和通信系统冗余的动态特性,提出一种基于时变动态故障树的短期可靠性评估方法。首先,定义时变动态故障树,给出动态子树和静态子树的求解过程。再以负荷点供电中断为顶事件,将顶事件划分为直接事件和间接事件,并进行概率计算。在此基础上,计算主从控制孤岛运行微电网的负荷点切负荷概率和系统停电期望值,给出可靠性评估流程。算例分析验证了所提方法的正确性及有效性,评估结果可为主从控制孤岛运行微电网的调度及运行提供一定的依据。     

基于主从控制的微电网平滑切换控制策略研究

微电网在并网与孤岛运行模式下控制策略和控制结构存在差异,当微电网切换时,由于两种模式下控制器的状态不匹配,控制器的输出会发生跳变,产生较大的暂态震荡。因此针对主从控制结构的微电网在并网模式与孤岛模式两种模式下的控制和相互切换,提出了一种将PQ控制和基于改进下垂的V/f控制相结合,通过下垂系数自适应调节和控制器输出状态同步控制,实现微电网平滑切换的综合控制策略。在Matlab/Simulink中建立微电网模型进行仿真分析,仿真结果验证了该控制策略的可行性和有效性,实现了微电网的平滑切换,有效降低了系统切换过程中产生的暂态震荡。     

基于主从控制的微电网电压质量改善策略

针对非线性不平衡混合负载易导致微电网母线电压畸变和不平衡的问题,目前大多采用增加额外的电能质量治理装置来提高母线电压质量。鉴于逆变器具有与电能质量治理装置相同的拓扑结构,本文将微电网母线电压质量治理问题转化为连接在微电网母线上的多逆变器输出侧电压质量治理问题,提出利用并联在微电网母线上的多逆变器系统对母线质量进行治理的策略,即将电能质量治理功能嵌入到从逆变器中,利用从逆变器实现逆变后的剩余可用容量抑制微电网母线电压谐波和不平衡。本文首先以单台逆变器为例,对非线性不平衡混合负载造成逆变器输出电压质量下降的原因进行分析,在此基础上,提出利用从逆变器剩余可用容量来补偿负载中的谐波、负序电流分量,而负载中的基波电流和零序电流分量则有主从逆变器共同分担。该控制策略有效的降低了逆变器输出侧电压的畸变率和不平衡度,避免了增加额外的电能质量治理装置,降低了系统成本。最后通过在PSCAD仿真环境下搭建仿真模型验证了所提控制策略的有效性和可行性。     

基于频率特征的微电网孤岛潮流计算

通过对微电网孤岛运行时潮流计算的特殊性分析,将传统牛顿拉夫逊法进行改进,特别针对频率进行计算,且不设置平衡节点,让多电源共同承担功率缺额。根据实际情况,考虑分布式电源和负荷的调节特性,进行潮流计算分析,所得分析结果具有一定参考价值。     

孤岛运行的微电网潮流计算方法研究

提出改进潮流计算方法,将各分布式电源视为松弛节点,免去系统平衡节点的设定,考虑了孤岛运行的微电网三相对称及不对称潮流的情况.采用牛顿迭代法,以与IEEE-5节点系统相同网络结构的微电网为例,将之与传统潮流计算进行对比.算例分析了含有不同分布式电源的发电系统及其有功/无功调节能力、不同负荷模型等情况.该方法物理意义明确,计算简单,计算潮流的同时反映系统频率的变化,较传统潮流计算方法更适于孤岛运行的微电网潮流计算.     

孤岛运行交直流混合微电网的潮流计算

交直流混合微电网包含交流子系统、直流子系统及连接2种子系统的互连变换器(interlinking converter,ILC)。针对下垂协调控制策略下孤岛运行交直流混合微电网的潮流计算,提出基于带新型线性搜索三步LM(three-steps Levenberg Marquardt algorithm with a new line search,NTLM)算法的交替迭代方法。首先分析ILC装置的控制方法,建立其节点潮流模型;结合提出的3种直流节点类型和4种交流节点类型,建立交、直流子系统的统一潮流模型。然后提出NTLM算法求解统一潮流模型,在此基础上,进行交、直流子系统交替迭代潮流计算,得到交直流混合微电网的潮流解。最后,通过改造的孤岛运行交直流混合微电网系统的仿真算例,验证所提方法的正确性和有效性。     

孤岛运行的微电网潮流计算方法研究

提出改进潮流计算方法,将各分布式电源视为松弛节点,免去系统平衡节点的设定,考虑了孤岛运行的微电网三相对称及不对称潮流的情况。采用牛顿迭代法,以与IEEE-5节点系统相同网络结构的微电网为例,将之与传统潮流计算进行对比。算例分析了含有不同分布式电源的发电系统及其有功/无功调节能力、不同负荷模型等情况。该方法物理意义明确,计算简单,计算潮流的同时反映系统频率的变化,较传统潮流计算方法更适于孤岛运行的微电网潮流计算。     

考虑时序配合的主从微电网平滑切换控制

微电网具有离网和并网两种典型运行模式,而平滑切换技术是保障模式间平稳过渡的关键.研究了微电网切换过程中控制模式切换与物理状态切换之间存在的时序配合问题.给出了可行的时序配合准则,进一步结合主从微电网中储能系统的集中控制方式,提出了考虑切换时序协调配合的微电网平滑切换控制策略.通过仿真分析和现场运行测试,验证了所提控制策略的正确性和有效性.     

微电网潮流计算方法及经济调度研究

针对不可调度的分布式电源(DG)接入微电网(MG),其预测功率与实际功率不同,提出了微电网潮流计算方法,并研究了微电网经济调度。通过算例分析验证了不同情况下,该方法可以有效计算多种DG接入的微电网潮流及经济调度,且随着分布式电源功率因数改变,将直接影响微电网运行经济性。     

基于改进型下垂控制的微电网多主从混合协调控制

考虑到微电网中包含有多个分布式电源,需要根据分布式电源的类型采用不同的控制方法,从而实现不同的协调控制策略。在对传统的下垂控制进行改进的基础上,考虑到传统主从控制与对等控制的优缺点,提出了将改进型下垂控制应用到介于主从控制与对等控制之间的一种混合控制方法中,即两个或两个以上的分布式电源采用改进型下垂控制,并将这些下垂微电源整体作为主控部分,其余的微电源采用恒功率控制作为从控部分。最后,在MATLAB/Simulink软件中搭建了多下垂混合控制的微电网模型和传统的主从控制微电网模型,对两种控制的微电网分别进行孤岛、并网、投切负荷等操作进行了仿真比较,并分析了运行中各项参数变化的影响。仿真结果表明多下垂混合控制相比于传统的主从控制具有更好的适应性和稳定性。     

基于主从控制微电网的状态跟随平滑切换控制策略

微电网在并网运行模式和孤岛运行模式间平滑切换,对于提高微电网安全、可靠、稳定运行具有十分重要的意义。首先介绍微网系统的基本结构和工作模式,然后针对微网在模式切换过程中出现的电压和频率波动问题,提出一种改进的状态跟随控制策略,最后利用PSCAD/EMTDC软件平台,搭建由风光储组成的主从控制微电网模型,仿真结果验证了所提控制策略的有效性。