互联直流微电网多模式协调控制策略

由于各种可再生能源接入渗透率不断提高,互联直流微电网作为一种新型多微电网集群架构,受到了广泛关注。针对互联直流微电网对系统电压稳定以及自主功率分配的要求,考虑到储能虚拟容量和变流器容量限制,提出一种基于电压分区的互联直流微电网多模式协调控制策略。该策略首先在分析互联直流微电网结构的基础上,考虑分布式电源和负荷的波动,将系统调压模式分为并网调压和自治调压。其次在并网和离网状态下,通过实时监测直流电压信息,保障系统各单元在不同电压分区之间的平滑切换,并通过自适应下垂控制实现自主功率均衡分配,满足系统对各单元即插即用的要求。最后利用PSCAD/EMTDC验证了不同运行状态下系统协调控制策略的有效性。     

基于功率分层的直流微电网协调控制策略

针对以光伏发电为主的直流微电网,描述了其基本结构和组成,设定了系统各单元运行的约束条件,为协调控制策略的实施奠定了基础;依据系统净负荷和蓄电池充放电功率阈值划分了功率层区,提出了基于功率分层的协调控制策略,进一步分析了该协调控制策略下各单元的模式判别流程及变换器控制方法。仿真结果表明,该控制策略可以适应直流微电网不同的运行状态,维持直流母线电压的稳定,延长蓄电池的使用寿命,保证可再生能源的充分利用,提高系统的灵活性和稳定性。     

基于功率池的双层母线直流微电网协调控制策略

为便于不同电压等级的直流微源、负荷接入直流微电网,设计了一种基于功率池的双层母线直流微电网,并提出了其协调控制策略。该微电网由2个电压等级不同的独立直流微电网通过功率池连接构成。设置锂电池作为功率池的能量后备,二者以级联结构构成微网储能调压系统。详细设计了两直流子网与功率池之间、锂电池组与功率池之间的功率交换机制,稳定直流母线电压,使两子网互为备用,同时实现两直流子网、锂电池三者间低频功率交换,避免了两子网间高频功率波动的相互影响,并延长了锂电池的使用寿命。设计锂电池荷电状态调节机制,母线电压稳定时由直流子网对其进行调节,提高了微网持续运行能力。最后,通过实验验证了所提出控制策略的有效性和可行性。     

混合微电网多互联变换器并联的功率协调控制

针对交直流混合微电网中多个互联变换器并联的功率协调问题,提出一种新型自主协调控制策略,实现交、直流微电网的功率平衡及接口变换器之间的功率均流,提高功率传输效率。该策略不仅可以减少微电网间不必要的功率流动,而且能解决线路阻抗、互联变流器容量差异等因素导致的功率分配不均和环流的问题。首先分析了传统下垂控制存在的问题及下垂系数与传输功率的函数关系,然后引入交、直流母线电压初始值和传输功率量,基于此设计了互联变换器下垂系数自适应调节的控制策略,实现互联变换器之间流动功率按比例均分。最后通过实验验证了所提控制策略的有效性和可行性。     

并网型直流微电网协调控制策略

大量的电力电子装置接入直流微电网中,降低了系统的惯性,因此需要设计微网内功率的控制策略,以保证母线电压不发生严重波动甚至崩溃。提出了一种基于光伏、储能、联网单元的并网式直流微电网协调控制策略。以母线的简化电路为基础,分析了直流母线电压与功率平衡的关系;划分系统的4种工作模式和运行状态,据此对母线电压进行分层,并设计了基于对等控制策略的联网变流器、储能单元和光伏控制方案。仿真结果表明,该控制策略能够在微电网内出现功率不平衡时,将母线电压波动控制在额定电压的±10%以内,且下垂控制使相关设备具有即插即用的功能,实现了设备层和系统层在无通信条件下的协调配合。     

低压微型直流微电网的协调控制策略

直流微电网具有结构简单、运行可靠和能耗较小等优点,将成为偏远山村和未来家庭的主要供电结构。以由太阳电池阵列、蓄电池组和可控负载等组成的低压微型光伏直流微电网系统为研究对象,针对系统并网和孤岛运行模式,采用了主从并联和母线电压下垂相结合的控制模式,实现了直流微电网的能量协调控制。最后,基于Matlab/Simulink仿真平台和光伏直流微电网实验装置,对系统进行了仿真研究,仿真验证了系统能量协调控制策略的合理性和正确性。     

无通信互联线储能系统的直流母线协调控制策略

针对无通信互联线的储能系统如何在不增加系统成本和复杂度的前提下维持直流母线功率平衡及电压稳定,提出了一种直流母线协调控制策略,DC/AC变流器采用定直流电压或定交流电压控制,两台DC/DC变换器采用包含电池充放电控制的改进型二阶直流电压偏差控制。通过对系统典型工况的分析,说明了系统中各个装置是如何协调工作的。搭建了微网实验平台对所提出的控制策略进行了实验验证,实验结果证明了该控制策略的有效性和实用性。     

考虑多储能系统功率分配的独立直流微电网协调控制策略

针对多源储结构的独立直流微电网,提出考虑多储能系统功率分配的独立直流微电网协调控制策略,以实现源储能源利用率最大化与多储能系统间功率合理分配两方面的平衡控制,提升微网持续供电能力.根据直流母线电压信号将微网系统运行划分为5种工作模式,以协调源储运行,保证光伏能源利用率最大化及储能系统出力充足.同时,直流微电网工作模式切...     

直流微电网多模态协调控制策略研究

直流微电网是由分布式电源、储能装置、控制系统等组成的新型电网结构,其控制策略至关重要。首先介绍了直流微电网的组成结构,研究了各个单元的基本功能和作用。其次,从直流母线等效电路入手,进行了直流微电网系统控制目标分析,确定了协调控制策略的基础。然后,以网侧变换器和储能变换器的最低、最高临界电压作为模式切换条件,构建了直流微电网4种工作模式,使直流微电网在各个状态下都能保持稳定运行,同时研究了各个变换器的拓扑结构及控制方法。最后,在MATLAB/Simulink中搭建相应的仿真模型,对所提出的控制策略进行了验证。     

基于FPGA实时仿真的光储独立直流微电网协调控制策略

现场可编程门阵列(field-programmable gate array, FPGA)具有数据并行度高、运行频率高等优点,可以满足电力系统微秒级步长的精细化仿真需求,在微电网实时仿真中展现出巨大潜力。为了深入研究光储微网中光伏和储能系统的动态特性,基于FPGA设计了光储独立低压直流微电网实时仿真系统。首先搭建了低压直流微电网实时仿真框架,设计了一系列电气系统典型模块。其次考虑到实时仿真的不同动态需求,搭建了涵盖多种控制策略的光储控制系统模型。然后在此基础上提出了基于直流母线信号(DC bus signaling, DBS)的分层协调控制策略,通过协调光储变换器的控制策略平衡系统能量流动。最后将FPGA实时仿真结果和Simulink软件作对比,一方面验证了FPGA实时仿真器的精确性和可靠性,另一方面也验证了分层协调控制策略可平滑切换工作层区,自主平衡系统功率流动,有效维持直流母线电压稳定。     

独立型光储直流微电网协调控制策略

针对独立型直流微电网中光伏微源输出功率的波动性以及负荷变化的不确定性,提出了一种基于自抗扰的混合储能系统控制策略,通过利用扩张状态观测器以及非线性误差反馈控制律对系统扰动进行实时估计并产生反向补偿信号,以实现对系统扰动的直接整体削减。在MATLAB/Simulink中搭建了含光伏微源、混合储能系统的独立型光储直流微电网模型,建立了两种运行模型下系统协调控制策略,通过仿真分析验证了所提控制策略对于提高系统的动态响应速度和抗干扰能力的有效性和可行性。     

直流微电网并网运行协调控制策略研究

为实现直流微电网简洁、高效、灵活的控制,提出了并网运行模式下的直流微电网协调控制策略.通过合理设置各变换器的分段电压阈值,控制分布式发电单元、储能单元以及并网变换器的优先级,使其运行在最大功率状态或下垂控制状态.对于同一个电压等级下的多个变换器通过下垂控制实现功率分配和电压控制.双向AC/DC并网变换器采用双闭环的PWM矢量解耦控制实现与大电网间的功率动态平衡.仿真结果证明了该策略的可行性和有效性.     

含负荷功率自动分配的独立直流微电网协调控制

针对独立运行直流微电网,提出了含负荷功率自动分配的协调控制策略。孤岛运行状态下,直流微电网需独自承担系统电压稳定,为此采用多组小容量储能单元平衡分布式电源(DG)和负荷功率从而控制母线电压稳定。同时,为了避免储能系统过充和过放以及降低对通讯的依赖程度,根据各储能单元的荷电状态(SOC)和最大功率设计自适应下垂控制自动协调不同储能单元之间的负荷功率分配,可减小电压波动。当储能系统充电功率超过其最大允许功率或满充时,不同DG单元根据各自最大输出功率由最大功率跟踪控制(MPPT)切换为带有电压前馈补偿的下垂控制模式稳定母线电压和自动分配负荷功率,并考虑各单元的输出阻抗来提高分配精度。最后利用Matlab/Simulink对所设计的控制策略在不同运行模式下进行仿真验证,仿真结果表明所提出的控制策略可协调不同模式下独立直流微电网稳定运行和实现负荷功率自动分配。     

交直流混合微电网多模式功率协调控制策略

为了解决交直流混合微电网中储能单元荷电状态(state of charge,SOC)变化导致的子网互济能力变化和系统供电可靠性问题,提出一种综合考虑子网运行状态和储能SOC变化的交直流混合微电网多模式功率协调控制策略,将系统的运行模式划分为盈余互济、缺损互济、独立运行和功率共享4种情况,详细研究了在不同运行模式下网间互...     

光储直流微电网系统协调控制策略研究

为了更好地控制、管理和使用随机性较大的分布式可再生能源和需求波动较大的负载,文章对光储直流微电网系统内不同的变换器提出不同控制策略,通过不同控制策略控制变换器协调运行来保证系统的稳定运行,同时利用基于超级电容和蓄电池的互补特性设计了级联的拓扑结构组成混合储能系统,使系统稳定性进一步提高;并将系统分为多个运行模式,在所提控制策略下系统在多个模式间实现平滑稳定切换。最后对运行中出现的分布式光伏电源输出波动和负载变化情况在MATLAB/Simulink进行了仿真实验。结果表明,所提策略能有效抑制系统直流母线电压波动和优化混合储能的运行,提高了系统的可靠性和稳定性,验证了控制策略的有效性和可行性。     

双直流母线直流微电网的协调控制

为便于不同电压等级的直流负荷接入直流微电网,设计了基于双直流母线构架的直流微电网协调控制策略。双直流母线直流微电网由2电压等级不同的独立直流微电网通过双向DC/DC变换器连接构成。将锂电池超级电容组成的混合储能系统应用于直流子网中,并根据双向变换器两侧子网的电压–功率下垂特性,对两侧电压进行了归一化处理,提出了适用于连接2直流子网的双向DC/DC变换器下垂控制;最后,通过d SPACE验证了系统协调控制策略的可行性。实验结果表明,此控制策略可以根据2直流子网电压大小有效控制子网间的功率传输,实现了整个系统功率的平衡,提高整个系统的运行可靠性。     

含储能双母线直流微电网电压和功率协调控制

双母线直流(direct current, DC)微电网采用传统的下垂控制时,存在电压控制性能与功率分配精度的局限性。为此,提出一种考虑储能荷电状态(state of charge, SOC)均衡的电压和功率协调控制策略。首先,对于高压或低压侧母线电压稳定和功率分配问题,在电压/电流双环控制策略的基础上,采用基于SOC幂指数的自适应系数动态改变功率分配比例,对电压和功率进行精确控制。其次,针对双直流母线由于功率不平衡造成的电压偏移问题,根据双侧直流母线电压差以及高/低侧的工作模式,制定高/低压母线之间DC/DC变换器的控制策略,保证高/低压侧功率平衡和电压稳定。最后,利用Matlab/Simulink软件建立不同工况下双母线直流微电网模型,并进行仿真验证。仿真结果表明,所提出的控制策略可改善功率分配和电压控制精度,使各储能SOC趋于一致,同时实现高/低压直流母线之间功率相互支撑。     

考虑通信时延的直流微电网分布式储能单元协调控制

针对计及通信时延的直流微电网分布式储能系统多储能单元之间的协调问题,提出了一种模型预测控制策略。首先搭建多储能单元状态空间模型,设计多储能单元的模型预测控制及其电流期望轨迹。然后分析计及通信时延的一致性规律,补偿时延引起的荷电状态偏差。进而通过求解以快速跟踪电流动态期望值及控制信号变化最小为目标函数的最优解,保证系统直流母线电压稳定,实现各储能单元间协调稳定运行以及基于荷电状态的动态一致均衡。最后利用Matlab/Simulink仿真平台,验证所提控制策略在计及通信时延的情况下储能充、放电过程以及源、荷波动下的有效性和稳定性。     

柔性直流和常规直流互联输电系统协调控制策略

对一种新型的柔性直流与常规直流互联输电系统进行了研究,针对常规直流送端可能出现的功率不平衡问题,提出了常规直流和柔性直流功率附加器的协调控制策略。该策略通过2种直流有功附加控制器来提高区域内有功功率平衡能力,针对常规直流进行有功功率调节时换流站无功不平衡引起的电压波动问题,设计了柔性直流无功附加控制器。最后,通过仿真验证了协调策略的有效性,结果表明所设计的有功-无功附加控制器能够相互配合,有效提升整个系统的功率平衡能力。