微网孤岛运行模式下的改进下垂控制方法研究

受线路阻抗参数影响,传统的功率下垂控制难以保证并联微源输出的无功功率按其容量比合理分配。针对这一问题,提出了一种用于微网孤岛运行时的改进功率下垂控制策略,公共母线处的中央控制器向各并联微源的本地控制器发送无功功率给定值信号,通过积分器调节后实现下垂特性曲线的平移,保证并联微源输出的无功功率可以合理分配。此外,在无功-电压下垂策略中增加了公共母线电压有效值的反馈控制,保证了该处稳态电压为额定值;同时,在有功-频率下垂策略中通过减小下垂增益保证了系统稳态频率偏离额定值很小,加入了有功功率的微分环节,保证了下垂增益较小时系统仍然具有较好的动态性能。仿真结果验证了所提控制策略的正确性和有效性。     

无互联线逆变器并联控制的一种改进下垂算法

通过对逆变器并联运行系统的数学模型详细分析,提出了一种改进的下垂控制算法,以实现无互联线运行.在该改进算法的每一个下垂表达式中,都包含有有功功率项和无功功率项,同时引入了有功功率和无功功率的微分项.有功功率和无功功率项用来保证稳态特性,而微分项用来改善动态特性.仿真结果表明,采用该改进算法的并联控制系统,稳态性能好,动态响应快,模块间的功率均分性能和环流抑制能力良好.     

dq0坐标系下微网电压电流双闭环下垂控制方法及其逆变器设计

下垂控制是在微网中广泛使用的一种控制策略,下垂控制的逆变器联网运行时,微源输出功率为下垂曲线在频率等于50 Hz处的功率值,逆变器相当于恒功率输出。在介绍了下垂控制的基本原理和具体实现方法的情况下,研究了下垂控制的逆变器并网运行时的特性,得出了线路阻抗和下垂系数均象征着并网过程中系统阻尼的结论,设计了下垂控制的功率控制器和逆变器输出端滤波器的参数取值,利用matlab模型对设计进行仿真,并设计了下垂控制离网运行时的频率恢复控制方法。     

带有虚拟阻抗的逆变器并联改进型下垂控制

给出了一种单相电压源逆变器(VSI)并联系统的控制策略.该控制策略应用dq变换得到有功电流和无功电流来替代传统下垂控制中的有功功率和无功功率,降低了负载电压波动对下垂控制方程的影响.为了进一步提高逆变器的输出特性及更大程度上消除环流,在下垂控制的基础上加入了虚拟阻抗控制.相比其他控制方法,该控制策略不但可以使逆变器工作过程实现输出有功功率的均分,而且具有良好的动态特性.同时,无互联线控制方式使得该方法便于逆变器的热插拔和冗余设计.仿真结果证明了该控制方法的可行性和优良性能.     

逆变器并联功率解耦及鲁棒下垂控制方法研究

低压微电网线路阻性成分较大,下垂控制的功率耦合问题严重,基于坐标变换的虚拟功率下垂控制可以消除有功和无功功率控制的耦合问题,但虚拟无功功率的分配会受线路阻抗的影响,无法保证并联逆变器功率的合理分配。针对目前虚拟功率下垂控制方法的不足,提出基于该方法的功率鲁棒下垂控制策略,通过在传统逆变器电压电流双闭环控制的基础上增加公共耦合点电压有效值的反馈控制,使虚拟无功功率的分配不受线路阻抗影响,进而实现有功功率和无功功率的比例分配。仿真结果验证了该方法的正确性和有效性。     

基于磁链-相角下垂的新型有功负荷分配控制研究

在传统的电压-频率下垂控制中存在复杂的多重反馈环路和较大的频率偏差,采用相角下垂控制可以有效地减小频率偏差但会影响有功分配的准确性,针对这些问题提出了一种基于磁链-相角下垂的新型有功负荷分配控制策略。首先,推导了基于虚拟磁链的相角下垂控制方法。然后,分析了磁链-相角下垂控制中影响有功分配的因素,进而提出了一种新型的有功负荷分配控制方案。该方案在不影响系统稳定性的前提下,通过加入补偿控制使并联逆变器按照其额定容量实现准确分配。最后,在一个具有并联逆变器的微网模型中验证了所提控制策略的有效性。仿真结果表明:所提控制策略能同时实现有功功率的准确分配和频率的零偏差,并且该策略采用直接磁链控制取代了传统的多重反馈环路,控制简单,动静态性能良好。     

准比例谐振控制的单相逆变器并联控制技术

针对传统的逆变器控制策略对交流信号跟踪出现的偏差问题,在准比例谐振控制器的双环控制基础上,提出输出有功功率和无功功率与输出电压相位和幅度解耦后的新型下垂控制算法。应用时变相量法建立并联系统的小信号模型,分析下垂系数的变化对系统稳定性和动态性能的影响。仿真实验结果表明,利用准比例谐振控制器和新型下垂控制策略能有效地实现单相逆变器并联控制。     

基于直接磁链控制的并联逆变器下垂控制策略研究

在传统的下垂控制中,通过电压-频率下垂方法实现功率的分配,需要用到复杂的多重环路控制和Park变换,功率分配时频率偏差较大。针对这些问题,采用了基于虚拟磁链的下垂控制方法,通过磁链-相角下垂实现功率的调节。之后,设计了一种改进的直接磁链控制器,基于直接磁链控制(DFC)原理实现了磁链相角和幅值的控制,取代了传统下垂控制中的多重反馈环路和PI调节器,具有控制简单,动态响应速度快,磁链脉动小等优点。最后,利用MATLAB/Simulink软件搭建了具有两个并联逆变器的简化微网模型用以验证设计的控制策略的有效性。仿真结果表明,所设计的控制策略具有良好的动态响应和静态稳定性,并且与传统的下垂控制方法相比,具有更小的频率偏差。     

微电网控制系统的分析与仿真

阐述了含有2个微电源的微电网在并网与孤岛模式运行下有功功率和无功功率分配问题.在电网中通过加入1个电压-无功功率下垂特性来改进电压控制的性能,通过有功功率-频率下垂特性改变,DR可由并网模式转为孤岛模式.此时,并不是直接控制DR的输出功率,而是由功率-频率下垂特性来决定输出值,使得2个DR都输入足够的功率来供给微电网中所有的负载.仿真结果表明,通过对控制器参数的设置,所设计的控制器能够使微电网在并网和独立模式运行时的有功功率和无功功率得到合理分配.     

面向多逆变器的微电网冗余群控策略

为了解决在微电网系统中多台逆变器的冗余群控的问题,提出3层式控制方法,第1层为新型改进的下垂控制,通过引入感性虚拟阻抗,使得逆变器等效输出阻抗仅由滤波电感决定,设计出稳定性优良的双环下垂控制器;第2层为同步控制,基于幅值和频率参考值正反馈的同步并网控制原理,采用公共连接点断路器两侧相位及电压幅值信息,对下垂控制进行反馈同步调节;第3层为补偿控制,结合补偿传递函数及下垂控制结构,设计出电压幅值与频率的补偿量模型,来弥补下垂过程中产生的稳态误差.结果表明,该控制策略可以满足微电网的可靠运行,具有良好的动态和稳态性能,真正实现了微电网中多台逆变器的冗余群控管理.     

基于虚拟阻抗的微电网离网状态改进下垂控制

在有功功率-电压下垂控制(P-V控制)和无功功率-频率下垂控制(Q-f控制)基础上,引入虚拟阻抗环节,使得下垂控制可以应用于阻性低压微电网,并进行了相应的仿真。     

基于虚拟同步发电机技术的改进微网下垂控制

采用虚拟同步发电机技术模拟真实同步发电机的旋转惯性和阻尼分量,使得逆变器具有类似于真实发电机所具有的转子特性,从而使得逆变器的输出频率具有一定的抗扰动能力。通过对VSG的阻尼系数D的改进,在控制层面实现了虚拟阻尼的动态变化,在减少频率波动的前提下减小了系统的动态变化时间,并且结合了改进有功-频率控制和电压-无功下垂控制,算例仿真表明,所提控制方法改善了系统的动态频率特性和母线电压水平,取得了良好的控制效果。     

提高多逆变器并网运行稳定性的控制方法

针对微电网中多逆变器并列运行时功率分配不当导致分布式电源并网困难,特别是功率动态分配的情况下系统可靠性更加恶化的问题进行研究。首先建立了多机下垂控制模型,推导下垂系数与分布式电源容量的匹配方程,并分析系统的静态稳定性。其次,提出了一种下垂控制与虚拟同步发电机控技术相结合的功率控制策略。通过增大逆变器的惯性和阻尼系数,抑制了微电网的频率波动,从而在输出功率静态稳定的同时,削弱了分布式电源并网产生的冲击,提高微电网运行的稳定性。最后,通过Matlab/Simulink仿真验证了所提控制策略的有效性。     

独立微电网中功率精确分配与频率电压恢复控制

在独立微电网逆变器并联运行系统中,由于线路阻抗的影响,采用传统下垂控制时,各微源无法按容量比例精确分配功率.为了解决这一问题,深入分析了该系统运行时的负载功率分配原理,得出功率分配不精确的根本原因是两台逆变器的容量与其总输出阻抗不相匹配,因此提出了一种微电网分层控制策略.在第一层控制中,通过添加虚拟阻抗使得逆变器的输出总阻抗为感性,以削弱线路阻抗的影响;在第二层控制中,增加了无功功率的补偿控制,以提高各微源的无功功率分配精度,同时,还添加了频率和电压的恢复控制来消除各微源逆变器输出的频率和电压偏差.最后,基于Matlab/Simulink的仿真结果表明了所提控制策略的正确性和有效性.     

基于自调节下垂系数的微电网控制策略

在微电网中,当R?X时,传统的下垂控制方法并不完全适用。分析得出:在低压微电网中,电压幅值决定换流器输出的有功功率,但电压为局部变量,在线路阻抗不同和负荷需求突变的情况下,各DG有功功率不能合理分配;为此,提出一种自调节下垂系数的控制策略,下垂系数随线路阻抗和负荷的变化而自动调整,从而实现有功功率的合理分配;仿真分析结果表明:在DG并联运行时,线路阻抗不同和负荷变动的条件下,该方法可以实现有功功率的合理分配,提高了微电网系统的稳定性。     

基于虚拟同步发电机的光伏并网逆变器控制策略

针对采用常规恒功率控制方式下的光伏并网逆变器缺乏电压和频率动态调节能力的问题,提出一种基于虚拟同步发电机(VSG)的光伏并网逆变器控制策略.根据同步发电机的原理,建立同步发电机的并网等效电路和矢量关系表达式,设计了有功频率控制算法和无功电压控制算法,搭建了虚拟同步发电机控制策略下的光伏发电系统.在Matlab/simulink环境中建立了10 k W的光伏并网系统.仿真结果表明,基于虚拟同步发电机的光伏并网逆变器具有与同步发电机相似的调频调压特性,能够较好地适应电网运行要求.     

孤岛运行光储微电网控制策略研究

光储微电网孤岛运行时存在电能质量差、系统稳定性差等问题。系统的控制策略多为基于PI控制的双闭环控制算法,导致动态响应速度慢。针对这一问题,提出了一种考虑新能源波动的多步预测有限集模型预测控制（FCS-MPC）策略。首先,对DC-DC变换器采用稳压控制,为逆变器提供稳定的直流电压提高系统的稳定性;然后,对光伏逆变器采用恒功率控制策略维持稳定的功率输出,对储能逆变器采用基于多步长改进模型预测控制（MPC）的下垂控制,以实现对参考电压的快速跟踪及负荷功率的合理分配,而且多步长改进MPC可降低传统MPC的预测误差,提高系统的稳定性;最后,利用MATLAB搭建仿真模型,仿真结果验证了所提控制策略的有效性。     

基于瞬时无功理论的并联型有源滤波器恒功率控制

针对有源滤波器谐波电流检测的复杂性以及响应延迟,根据瞬时功率理论,提出了并联型有源滤波器恒功率控制策略。该控制策略通过实现逆变器有功功率和无功功率的解耦,分离出待补偿的功率分量,采用空间矢量调制算法,实现系统的恒功率控制。通过Matlab/Simulink进行仿真验证,结果显示该策略可以有效抑制系统交流侧谐波电流,补偿无功功率,输出稳定的有功功率,改善系统稳态性能,证明了该策略的正确性和有效性。     

一种改进的微电网并联逆变器下垂控制策略

针对虚拟阻抗的引入会导致微电网逆变器输出电压跌落的问题,提出了一种改进的微电网并联逆变器下垂控制策略。首先,通过对基于感性虚拟阻抗的逆变器控制系统闭环传递函数以及感性虚拟阻抗变化对闭环传递函数影响进行频域响应曲线分析,说明了改进下垂控制方法的必要性。其次,通过下垂曲线分析提出基于虚拟阻抗电压反馈的改进下垂控制策略。最后,通过Matlab/Simulink进行仿真验证,结果表明:所提出的改进下垂控制策略不但可以解决逆变器输出电压降落的问题,而且提高了下垂控制的功率分配精度,维持了系统电压和频率的稳定,证明了所提出的改进下垂控制策略的有效性。     

微电网改进下垂控制方法的小信号稳定性分析

针对微电网在孤岛运行状况下的功率分配问题,采用小信号状态空间模型分析了传统静态下垂控制方法在功率分配以及动态稳定性方面的影响.为了弥补传统下垂控制方法的不足,提出了一种带有可控因子的、具有暂态下垂特性的新型功率分配控制策略,这种控制策略使系统从一个自由度变为两个自由度,同时使用极点配置技术,选择合适的暂态下垂增益.通过小信号分析,得出该种新型下垂控制方法不仅可以实现分布式电源(DG)之间精确的负荷分配,同时还能保证功率变化时微电网的动态特性.最后通过仿真分析,验证了新型下垂控制器对微电网的暂态响应具有很大的提升作用.