基于自适应下垂算法的直流微电网功率精确分配和母线电压偏差优化控制

下垂控制为直流微电网功率和电压的调控提供了有效的方法.在传统的下垂控制方式下,各分布式电源在运行时线路电阻参数不一致,导致功率分配的精度降低,严重时可能导致电源过载问题,同时线路电阻的电压降会导致直流母线电压的降落,从而降低供电质量.针对上述问题,本文采用"电流-电压"的自适应下垂算法实现负荷功率精确分配,同时提出降低直流母线电压偏差控制方法,通过分析输出功率和电流、电压的关系,引入自适应虚拟阻抗自适应调整下垂系数消除功率偏差,对母线电压优化采用平移电压曲线的方法来补偿电压降落,减小母线电压的偏差,提高供电质量.最后在Matlab/Simulink软件上搭建了系统仿真模型,仿真验证了提出策略的有效性.     

直流微网中基于SOC的改进下垂控制

并网直流微源的有效管理和控制是保证直流微网稳定运行的关键。下垂控制是直流微网中常用的管理和控制直流微源的一种方法,能够有效实现微源间功率分配。但传统的基于荷电状态(State of Charge, SOC)的下垂控制存在随着SOC减小直流母线电压跌落逐渐加剧的缺陷,针对该缺陷提出了一种基于SOC的改进下垂控制策略。首先给出了根据母线电压波动的下垂系数调整律,当母线电压跌落时会自动减小下垂系数。随后建立了以输出电容的电压和电流为状态量的系统控制模型,设计了电流内环电压外环的双环PI控制器。最后搭建了Matlab/Simulink仿真模型,对比仿真了四种不同因素影响下系统的控制性能。仿真表明所提出的改进下垂控制很好地实现了母线电压稳定和各微源功率按其SOC合理分配,并具有较强的抗负载变化能力。     

基于电流一致性的直流微网自适应下垂控制

在直流微电网中,传统下垂控制存在功率均分和母线电压控制不能同时兼顾的矛盾。针对这一问题,研究了带阻性负载直流微网系统,提出基于电流一致性的直流微网自适应下垂控制策略。该策略包括一次、二次和电流一致性控制。引入输出电容电压反馈构成一次控制,参考电压补偿和下垂系数修正构成二次控制。各分布式电源间仅相邻变换器交换电流信息,通过电流一致性迭代控制和一次、二次控制结合,在保障输出功率均分的同时,消除了直流母线电压偏差。为验证该策略的控制有效性,对系统进行小信号建模理论分析,分析控制参数变化对系统稳定性的影响,最后进行了仿真验证。理论分析与仿真结果表明,该控制策略在微网结构改变时,也能保证系统稳定,自适应完成直流微网功率均分和母线电压控制目标。     

兼顾提升功率分配精度与抑制电压偏差的自适应下垂控制

直流微电网孤岛运行时,为实现下垂参数跟随直流微电网各光伏单元出口线路阻抗和本地负载分布情况自调整,提出一种基于麻雀搜索算法(sparrow search algorithm, SSA)的自适应下垂控制策略。将下垂参数、变换器输出电压参考值以函数变量的形式构成优化目标函数,利用麻雀搜索算法寻找目标函数的极小值,实时找到同时使系统运行过程中的功率偏差、母线电压偏差最小化的解。即利用麻雀搜索算法将下垂参数和电压参考值调节问题转化为函数极值寻优问题,实现了下垂系数可依据光伏出口线路阻抗、本地负载变化及光照强度变化自调整的目标。同时通过动态调节变换器输出电压参考值,减小母线电压偏差,解决了功率分配精度与母线电压偏差的固有矛盾。利用PSCAD/EMTDC建立系统仿真模型,仿真结果证明所提控制策略正确、有效。     

基于SMES风电不对称故障穿越控制策略研究

并网电网不对称故障会在网侧电压电流中产生2倍工频的正序和负序分量,2倍工频分量会导致并网电流畸变,甚至损坏并网变流器,影响直流母线电压稳定运行。针对风电不对称故障引起的电压波动,提出一种基于超导磁储能(SMES)的不对称故障穿越改进控制策略,分析不对称故障时并网变流器的功率模型特点,在传统不对称故障电流闭环控制中引入零序电流控制环,消除并网负序电流和有功功率波动;考虑电网故障会在直流侧堆积有功功率,造成直流母线电压波动,改进传统斩波器电压电流环,引入功率校正环节,及时消纳故障期间直流侧有功功率堆积,降低直流母线电压波动,最后构建仿真和实验平台验证所提方法的有效性。     

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。     

基于SMES-SFCL直驱永磁风电并网故障穿越能力

为提高永磁直驱同步风力发电机组功率输出的稳定性和低电压穿越能力,提出了采用超导磁储能-超导故障限流系统来平滑风电机组的有功输出,改善故障穿越能力。当电网故障时,电阻型超导限流器限制故障电流对网侧变流器的冲击,提高网侧变流器的无功输出能力;当电网电压正常时,超导磁储能系统通过吸收和释放功率来平滑风电机组的有功输出,抑制功率波动;当电网电压跌落时,超导磁储能系统吸收直流母线上的多余功率,抑制直流母线电压上升;同时通过控制网侧变流器输出无功功率以支撑电网电压。仿真结果表明了该方法的有效性。     

基于改进自适应下垂的直流微电网稳定分析与研究

在直流微电网中,各种分布式能源(光伏、风机、储能单元等)通过换流器并联连接到直流母线上,因此保持直流母线电压的稳定及系统的能量协调管理显得至关重要。由于直流微网中的各个分布式微电源到各交直流负载的阻抗值不一定相等,因此若把线路的阻抗值假定为虚拟的下垂系数,必然会导致各分布式微源相对于负载的功率输出不能按需分配;同时,负载的功率变化会使得母线电压增大或减小,必然会导致直流微电网中的直流母线电压有所波动,影响整个系统的稳定性。基于以上因素,采用一种基于改进自适应下垂控制的方法,此控制策略很好地考虑了线路阻抗和负载的波动影响,通过换流器的电压和电流输出均值来均衡各换流器的输出电压及电流值,降低了直流母线电压值的波动幅度,间接地使得各换流器的电流电压分配精准度得以提升。并结合Matlab/Simulink进行了建模与仿真,仿真结果可以有效地验证所提出的新型改进自适应下垂控制策略的合理性。     

含母线电压补偿和负荷功率动态分配的直流微电网协调控制

针对孤岛直流微电网需要独自承担系统母线电压稳定和精确的功率分配,提出了含母线电压补偿和负荷功率动态分配的协调控制策略。在主控制层中采用下垂控制来实现分布式电源之间的功率共享;在下垂控制的基础上,提出了考虑电压调节控制和电流矫正控制的分布式二次控制,其对传统下垂控制带来的直流母线电压跌落进行补偿,使得母线电压恢复到额定值;通过对下垂系数的不断调整,达到了负荷功率分配的高精度。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,仿真结果表明所提的控制策略可以实现直流微电网的稳定运行和负荷功率的动态分配,且能够满足分布式电源即插即用等要求。     

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。     

品质控制管理体系下的质量控制

通过电网物资品质控制管理的定义解释,分析供应商对质量控制认识的几个误区,介绍了南方电网公司在品质控制管理的思路,即通过建立品质控制管理体系建设,运用现代供应链管理体系和WHS质量控制手段,以追求设备材料“零缺陷”为目标。     

超驰控制与自动调节运行安全

运行安全是自动控制系统设计是必须考虑的因素之一，而超驰控制则是保证设备安全的有效措施，为此，介绍超驰控制在自动调节系统中的作用，功能，应用实例，并建议在系统设计阶段把可以预见的异常工况纳入超驰控制之下，使系统和设备的安全有比较可靠的保障。     

Positioning control experiment switching from adaptive nonstationary servo control to force sensorless nonstationary impedance control

The authors have studied on the positioning control of a cart by means of a smooth switching from the servo access control (SAC) for automatic conveyance function to the impedance control (IC) for power-assisting function. The nonstationary optimal control (NOC) method and the force sensorless nonstationary impedance control (FSLIC) method were applied in a previous study. However, NOC requires the offline calculations for generating time-varying feedback gains. This letter shows the experimental result of smooth switching from the adaptive nonstationary servo control (ANSSC) to FSLIC. ANSSC generates the feedback gains online and realizes some adaptive control for parameter variations of a controlled object. Copyright © 2009 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

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。     

基于复合控制的有源电力滤波器电流控制策略

大量电力电子设备的使用,导致电网中产生了一系列的谐波。针对谐波抑制方法,提出了一种集无差拍控制和改进型重复控制于一体的复合控制策略,实现对pk±1次谐波的高效补偿。依据有源电力滤波器(Active Power Filter, APF)的数学模型,推导出应用于有源电力滤波器的无差拍控制算法;提出一种改进型重复控制,缩短工频延时,通过调节内模p的值,抑制pk±1次谐波;详细研究了复合控制的设计方法。将无差拍控制和复合控制进行仿真对比和实验验证,经滤波后网侧电流畸变率分别降至7.8%和2.8%。该结果表明,复合控制可以效地补偿谐波,改善波形质量,同时满足稳态精度和动态性能的要求。     

多变量系统的广义预测控制解耦设计

针对双输入双输出机炉协调控制系统,首先将系统分解为两个双输入单输出系统,并用广义预测控制原理设计控制器,通过求解二元一次矩阵方程组,实现了多频预测的解耦控制。进行了仿真研究,仿真结果证实了算法的有效性。     

模糊控制在薄膜张力控制系统中的研究与应用

以金属化薄膜电容器全自动卷绕系统为研究对象 ,设计一种用于薄膜恒张力控制系统的PID控制系统 ,它实现PID参数的在线整定 ,进一步完善PID控制器自适应性能 ,并对系统采用该控制策略进行了仿真实验     

基于观测器的控制时滞线性系统的最优跟踪控制

研究了控制时滞线性系统的二次型最优跟踪控制问题.首先将控制时滞系统转化为无时滞系统,再将最优跟踪问题转化成等价系统的最优调节问题.然后,通过求解Riccati方程,设计含动态观测器的前馈-反馈最优跟踪控制律,利用构造参考输入观测器解决了前馈补偿器的状态物理不可实现问题.仿真实例验证了所设计的最优跟踪控制律的有效性.     

采用协同控制理论的同步发电机非线性励磁控制

提出了一种基于协同控制理论的非线性励磁控制器。首先依据同步发电机励磁控制的基本要求和特点,选择机端电压、有功功率和转子角速度三个变量的偏差的线性组合构成流形,以保证有效控制机端电压和抑制系统功率振荡。然后以同步发电机非线性模型为对象,推导出了非线性协同励磁控制器（Synergetic excitation controller,SEC）的控制律,并根据电力系统的运行特性,探讨了控制器参数的选取原则。最后,单机无穷大系统仿真结果表明,无论在大扰动还是在小扰动下,所提非线性协同励磁控制器比常规的AVR+PSS方式下的励磁控制器都能更快更精确地调节机端电压,还能够有效地抑制系统的功率振荡。     

Distributed control algorithm for optimal reactive power control in power grids

Reactive power generation has been commonly used for power loss minimization and voltage profile improvement in power systems. However, the opportunity cost of reactive power generation should be considered since it affects the frequency control capability of the generator to some degree. This paper proposed a distributed nonlinear control based algorithm to achieve the optimal reactive power generation for multiple generators in a power grid. The reactive power control setting update for each generator only requires local measurement and information exchange with its neighboring buses. It is demonstrated that the proposed algorithm can reduce the non-convex objective function monotonically till convergence and achieve comparable solutions to the centralized technique: particle swarm optimization with faster convergence speed. The proposed algorithm has been tested on the IEEE 9-bus, 39-bus and 162-bus systems to validate its effectiveness and scalability.