基于电力系统二次调频原理的微电源频率控制策略

孤岛运行的微电网由于其容量小,并且大部分微电源通过电力电子装置并网惯性小,因此微电网的频率和电压受微电网中负荷变化影响较大。基于电力系统二次调频原理研究了一种微电网频率控制策略。传统的下垂控制策略属于有差调节,当系统负荷发生变化时,不能保证微电网频率稳定在额定值。提出的基于电力系统二次调频原理的微电源频率控制策略在下垂控制的基础上,引入了比例-积分（PI）控制环节实现了频率的无差调节,类似于电力系统的二次调频过程。为了克服微电网惯性低的缺点,模仿了同步发电机的转子运动方程为该频率控制策略增加了一阶惯性环节,更好地提高了微电网的频率稳定性。基于Matlab/Simulink仿真平台,仿真研究了采用上述控制策略时微电网在孤岛模式下负荷投切、负荷冲击、负荷随机波动、微电网运行模式切换等多种工况时的频率变化,仿真结果证明了该控制策略的正确性和有效性。     

微电网孤岛运行时的频率控制策略

提出了一种基于同步发电机机电暂态数学模型的新型微电网逆变电源,即虚拟同步发电机。详细分析了将传统电力系统中集中式频率控制引入微电网的可行性。微电网孤岛运行时,将虚拟同步发电机分为非调频发电单元和调频发电单元,前者既能按照功率调度指令发电,又能参与一次调频,缓解扰动情况下系统频率的波动,后者提供微电网参考电压,并利用二次调频实现频率的无差控制。还指出了分散式频率控制存在的问题,并给出了集中式频率控制的基本结构。Matlab/Simulink的仿真结果表明了该控制策略的正确性和可行性。     

孤岛模式下的微电网频率的协调控制研究

针对由可再生能源发电系统、常规柴油发电机组和蓄电池储能系统组成的微电网,提出了一种适合微电网在孤岛模式运行时的频率协调控制策略。该策略将系统频率的动态调节过程分为动态支持、下垂控制和无差调频3个层次,对各微电源进行分层协调控制。在该控制策略下,当可再生能源发电功率或负荷大幅波动后,首先蓄电池快速地向系统提供动态支持,分担了柴油发电机的电磁功率,从而抑制了频率初期下降或上升的幅值;扰动初期过后,系统稳态频率先后在微电源的下垂控制和无差调频的作用下完成将一次调频和二次调频的任务。利用DIgSILENT/Power Factory仿真软件研究了微电网在有功扰动下的动态运行特性,仿真结果表明了所提出的控制策略可以在微电源有功出力或者负荷需求变化时,有效地协调控制柴油发电机和蓄电池的有功功率输出,提高了微电网在孤岛模式下的频率性能。     

基于自适应调节的虚拟同步发电机频率控制

分布式电源大多通过电力电子接口并入电网,大量分布式电源并入电网给传统电网的频率稳定带来严峻的挑战。虚拟同步发电机因具有传统同步发电机自主调频的功能受到广泛关注。分析了虚拟同步发电机的一次和二次调频过程,针对孤岛运行负荷变化时,传统调节方式的有差性以及二次调频控制参数选取困难、调节速度和精度不理想的问题,提出了基于自适应调节的虚拟同步发电机频率控制方法,根据调速器控制方程及功频曲线调整了调速器结构,自动调整虚拟同步发电机调频系数,可快速地实现频率无差控制。MATLAB/Simulink仿真验证了该方法的正确性和有效性。     

基于虚拟同步发电机的微电网控制方法研究

首先介绍了微电网的产生背景和意义,给出微电网的概念和典型结构示意图。针对传统分布式发电技术不能满足微电网运行要求,该文基于同步发电机的模型提出了虚拟同步发电机的概念,将大电网中的一次调频、二次调频等成熟的理论知识引入到了微电网中,给出了联网运行和孤岛运行模式下微电网的控制方法,使具有同步发电机特性的逆变电源能够稳定并网。最后通过MATLAB/simulink验证了虚拟同步发电机思想及控制方法的正确性和有效性。     

基于可变系数的双馈风机虚拟惯量与超速控制协调的风光柴微电网频率调节技术

为了提高风光柴微电网孤岛运行时的频率稳定性,将变速恒频双馈感应风力发电机(DFIG)和柴油机作为调频电源,通过DFIG的虚拟惯量、转速和桨距角的协调控制与柴油机的一次调频相配合,共同抑制负荷波动和风速变化引起的微电网频率变化。低于额定风速时,DFIG采用虚拟惯量控制和超速控制;高于额定风速时,采用虚拟惯量控制和自动桨距角控制。以此弥补虚拟惯量控制作用时转速恢复过程的功率跌落问题,并为微网提供持久的功率支撑。为保证此调频策略在时变风速中的有效性,通过不同风速下的参数分析制定了DFIG的虚拟惯量控制系数曲线与功频静特性系数曲线,实现了可变系数控制。并在DIgSILENT PowerFactory软件平台上搭建了包含柴油机、DFIG、光伏电池的微电网模型,验证了此策略的有效性。     

基于频率调整策略的微电网多目标优化自愈控制

针对微电网由并网转孤岛运行时自愈控制过程中的电能质量、经济性、负荷支撑和快速响应等多方面的需求,考虑负荷、分布式电源的随机性特点,以微电网频率控制为主线,提出了基于频率调整的多目标优化自愈控制策略。该策略中,将微电网由并网转孤岛运行的优化自愈控制分为2个主要阶段:第1阶段为一次和二次调频阶段,一次调频通过分布式电源的下垂控制实现,在二次调频中使用了按成本大小依次投退分布式电源的优化控制策略,实现微电网功率平衡及经济运行下的频率、功率稳定;第2阶段为三次调频阶段,以经济运行和最大负荷支撑为目标,综合考虑负荷、分布式电源的随机性,引进机会约束规划算法将不确定量转化为确定量,实现微电网最大负荷支撑下的经济运行。     

基于改进虚拟同步发电机算法的微网逆变器二次调频方案

传统的虚拟同步发电机控制方案可帮助微网逆变器实现一次调频功能,为微网提供频率支撑,然而一次调频属于有差调节。通过改进虚拟同步发电机的控制结构,可使逆变器根据工作模式在一次调频和二次调频之间切换。二次调频适用于孤岛模式的微电网,可实现微网频率的无差控制,同时利用小信号等效以及根轨迹分析方法对二次调频控制策略进行了稳定性分析,并给出了相关参数的选取范围。该方案可使多台逆变器参与调频并按容量均分缺额功率,有利于总调频容量以及微电网容量的扩展。此外,二次调频对频率额定值的追踪功能还可辅助完成微网孤岛模式到并网模式的预同步环节,保证了预同步过程的顺利实行。最后,通过微网仿真平台验证了所提控制方案的有效性。     

基于虚拟同步发电机控制的微电网分层频率控制

为提高孤岛微电网运行时的频率稳定性,提出了一种基于旋转同步坐标系的微电网分层控制策略。其中底层控制采用电压电流双环控制,实现快速跟踪,改善波形质量;一次频率控制采用虚拟同步发电机控制及有功–频率下垂控制,提高系统惯性,增强稳定性,并对一次频率控制的不同实现方法进行了比较,讨论了阻尼系数与下垂系数间的联系;针对通信延迟引起二次控制性能下降的问题,设计了基于内模控制的二次频率控制。最后利用一个含多种逆变电源控制方式的微网系统对所提控制策略进行了验证。结果表明,该策略具有较好的稳态和动态特性,基于内模控制的二次频率控制在考虑通信延迟的情况下仍具有较好的控制性能。     

用于微电网孤岛运行的逆变电源控制方法

阐述了微电网孤岛运行时对逆变电源的要求,提出了一种基于同步发电机数学模型的逆变电源控制策略,并借鉴传统电力系统中频率及电压幅值控制方法,设计了微网系统的功率平衡及频率幅值控制方法.文中采用一次调频和二次调频实现负荷有功功率变化时所有微源间变化功率的合理分配,维持系统频率的稳定;电压调节器通过调节励磁电压,维持输出电压的...     

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。     

基于对等控制策略的微电网运行

为减小微电网对通信系统的依赖性,实现分布式电源和负荷的即插即用,结合微电网不同运行模式,研究了微电网对等控制策略。在对等控制策略中,分布式电源采用下垂控制,调节分布式电源的输出电压和频率;下垂控制器中的P-f和Q-U具有线性的下垂特性。建立了对等控制策略下的微电网运行模型,分析了并网和孤岛运行模式之间切换、孤岛模式下切/增负荷及孤岛模式下切/增微电源三种运行状况下的微电网运行特性,基于Matlab/Simulink仿真结果,研究了微电网母线电压、DG频率和功率的变化规律,验证了控制策略的正确性和可行性。     

基于自适应调节的微源逆变器虚拟同步发电机控制策略

微电网通过各类功率变换器实现分布式电源分布式开发、就地吸纳和高效应用,但其孤岛运行时惯性很小,频率受负荷波动的影响很大。对于微源逆变器引入虚拟同步发电机控制策略,这对改善微网系统频率稳定性具有重要作用。基于此,提出一种自适应调节的虚拟同步发电机控制策略。首先根据微网实际运行状况实时修正虚拟惯性参数,实现了控制策略的自适应调节,从而保证微网系统的安全稳定运行;然后详细分析所引入转动惯量系数和阻尼系数对微源控制系统的各类影响。Matlab/Simulink仿真结果验证了所提控制策略的正确性和有效性。     

基于智能自学习控制的船舶微电网预同步控制策略

针对船舶靠港期间微电网并网预同步控制过程的频率偏移越限问题,提出一种基于智能自学习控制的船舶微电网预同步控制策略。首先,通过利用已知虚拟同步发电机输出相角计算船舶微电网与船舶主电网之间的相位差。然后,基于改进的动态线性化方法将离散后相位差非线性系统转化为紧格式局部线性化数据模型。之后,根据数据模型设计智能自学习虚拟同步发电机预同步控制算法。最后,通过船舶虚拟同步发电机预同步过程中功频下垂系数的自适应调整避免船舶微电网输出频率的偏移越限。通过对比仿真实验,所提控制策略可实现快速平滑的并网预同步控制并有效规避了频率越限,实现了船舶本地异步电机负载的正常稳定工作,验证了该控制策略应用于靠港船舶微电网的优越性和精确性。     

微网运行模式无缝切换控制技术研究

微网有并网和离网两种运行模式,实现两种运行模式间的无缝切换是保障系统稳定运行的关键。文中首先介绍了微网的系统模型与工作模式,然后分别介绍了基于虚拟同步发电机(VSG)的无缝切换控制技术和基于下垂控制(droop control)的无缝切换技术,最后在PSCAD中搭建了微网系统的仿真模型,验证两种控制技术的可行性,对比分析了两个切换过程的控制效果,由仿真结果得出基于VSG的无缝切换控制策略更适用于微网的并离网切换。     

基于改进虚拟同步发电机的多逆变器频率无差控制策略

在采用传统虚拟同步发电机频率恢复控制的离网微电网中,由于纯积分模块的引入和一次调频响应较慢,造成系统功率分配不均和一、二次调频耦合问题。为此提出了一种具有自动开关延时的虚拟同步发电机无差调频控制策略,即用可控的频率积分反馈回路代替传统虚拟同步发电机频率控制回路。通过改进的控制策略,可使微网逆变器根据角速度变化量的不同自动在一、二次调频之间切换,实现微网频率的恢复和功率按比例分配。建立系统的小信号模型,对无差调频控制策略进行稳定性分析,并且给出所提控制策略参数的取值范围。最后,仿真结果表明,所提控制策略可在满足频率无差调节的前提下,自动实现频率调节的一、二次解耦和输出功率按比例分配,有利于提高系统稳定性。     

A dual control strategy for power sharingimprovement in islanded mode of ACmicrogrid

Parallel operation of inverter modules is the solution to increase the reliability, efficiency, and redundancy of inverters in microgrids. Load sharing among inverters in distributed generators (DGs) is a key issue. This study investigates the feasibility of power-sharing among parallel DGs using a dual control strategy in islanded mode of a microgrid. PQ control and droop control techniques are established to control the microgrid operation. P-f and Q-E droop control is used to attain real and reactive power sharing. The frequency variation caused by load change is an issue in droop control strategy whereas the tracking error of inverter power in PQ control is also a challenge. To address these issues, two DGs are interfaced with two parallel inverters in an islanded AC microgrid. PQ control is investigated for controlling the output real and reactive power of the DGs by assigning their references. The inverter under enhanced droop control implements power reallocation to restore the frequency among the distributed generators with predefined droop characteristics. A dual control strategy is proposed for the AC microgrid under islanded operation without communication link. Simulation studies are carried out using MATLAB/SIMULINK and the results show the validity and effective power-sharing performance of the system while maintaining a stable operation when the microgrid is in islanding mode.     

基于虚拟同步发电机的微网逆变器控制策略研究

本文研究了一种基于虚拟同步发电机算法的微网逆变器控制策略。根据同步发电机的本体数学模型、一次调频及无功电压调节特性,分别设计了虚拟同步发电机算法、虚拟原动机调节及励磁电流调节模块,同时通过电压电流双环控制,使逆变器输出的电压幅值和频率具有良好的下垂特性、可调的转动惯量及较好的跟踪性能,从而提高了系统的稳定性和可靠性。此外在并网系统中要求频率控制精度高及实时响应的情况下,本文还对虚拟原动机调节模块进行了改进,实现了频率的无误差控制,提高了频率控制的精度和响应速度。最后在matlab/simulink中进行了模型的搭建和仿真,逆变器输出电压很好的模拟了同步发电机的外特性,单相电压的畸变率仅为0.2%,引入改进原动机调节模块后,输出频率不随负荷的变化发生偏移。最终稳定在49.98Hz,验证了本文理论分析的正确性和可行性。     

改进的低压微电网孤岛模式下的控制策略

孤岛模式下的低压微电网运行时,如果负载发生变化,传统的下垂控制策略不能有效的控制系统的电压和频率,维持微电网的稳定性。为了解决上述问题,在传统的下垂控制基础上提出了一种改进的自动调整的下垂控制策略,引入了PI前馈控制,通过改变下垂曲线的斜率以及对曲线进行平移,对电压和频率进行调整。首先对该控制策略的原理和方法进行分析,然后在SIMULINK平台下,对传统的和改进的下垂控制策略进行了仿真和分析。仿真结果表明,提出的改进的下垂控制策略可以更有效更快速的控制低压微电网的电压和频率,使其在孤岛模式下的运行更加稳定。     

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。