光储独立直流微电网的协同控制策略研究

针对由光伏、蓄电池及可变负载组成的独立直流微电网,提出电压和电流分段式协同控制策略。该控制策略将能量管理划分为4种工作模式,采用最大功率点跟踪控制充分利用太阳能,将蓄电池作为支撑单元,当光伏模块不能稳定直流母线电压的时候,蓄电池才工作,从而降低蓄电池的切换频率。为了防止过充,将蓄电池充电分为恒流充电和恒压充电两种模式,从而增加蓄电池的使用寿命。建立Matlab仿真模型,其仿真结果验证所提控制策略的可行性。     

光储微电网联络线功率控制策略的仿真研究

在低压并网运行的小容量光伏发电系统的基础上增加锂电池储能装置,结合本地负荷形成光储微电网。光伏发电逆变单元采用V_dc/Q控制,储能装置通过双向变流器连接至400 V母线,并网运行时采用PQ控制,其有功功率基准值由联络线功率控制模块调节。通过对微电网并网运行模式下负荷突变时的运行特性分析,验证了微电网联络线功率控制策略的正确性和有效性。     

独立光储直流微电网分层协调控制

针对独立运行的光储直流微电网,提出分层协调控制策略。第一层控制光伏和储能系统等单元独立运行,且各单元变流器可依次对母线电压进行自动调节。采用自适应下垂控制协调多组储能来稳定母线电压并根据最大功率和荷电状态自动协调不同储能电池之间的负荷功率分配。当独立直流微电网中所需储能系统充电功率超过其最大允许功率时,光伏系统由最大功率跟踪控制切换为下垂模式控制母线电压稳定,且不同光伏单元可根据各自最大功率自动分配负荷功率,同时采用电压前馈补偿控制动态调整下垂控制器的参考电压将母线电压提升至额定值。为了提高运行效率并增强直流母线电压的稳定性,第二层控制根据母线电压协调不同变流器的工作方式,确保不同工作模式下均有变流器根据电压下垂特性控制直流电压来维持系统内的有功功率平衡。最后在Matlab/Simulink搭建仿真模块,分别验证在三种不同工作模式下所设计分层控制策略的有效性。仿真结果表明,该分层控制可实现独立直流微电网的稳定运行。     

基于虚拟同步发电机控制的光/储/燃料电池微电网能量管理

为提高微电网自主参与电网运行和管理的能力,提出一种基于虚拟同步发电机(VSG)控制的光/储/燃料电池微电网。针对逆变器VSG控制与前级分布式电源及附加储能单元的协调配合问题,以储能荷电状态(SOC)为依据,分别设计了光伏和燃料电池VSG的能量管理策略,使微电网响应电网需求参与一次调频且提供惯性的同时,实现了光伏发电的最大功率输出、燃料电池发电的燃料平衡调节以及储能单元SOC的安全可控。最后,利用MATLAB/Simulink软件搭建仿真模型,验证了所提能量管理方案能够实现VSG控制与分布式电源及储能的协调配合,在并/离网下都能保证微电网安全可靠运行。     

基于双环控制的微电网运行控制策略研究

以分布式发电的新能源为背景,分析了基于电压电流双环控制的下垂控制方法的结构和原理,建立了包括负荷投切的微电网运行控制系统仿真模型,对控制策略的具体性能进行了详细分析.结果表明,基于该控制策略的微电网运行稳定,动态响应快,突显了该控制策略易于实现无缝切换的特点.     

光储微电网孤岛运行控制策略研究

光伏电源采用PQ控制,根据负载变化投切光伏组件;储能装置采用V/F控制,稳定微电网电压及频率。通过MATLAB/Simulink仿真结果,验证了该控制策略在微电网孤岛运行情况下能有效稳定系统电压和频率。     

基于预测模型的STATCOM功率控制策略建模与仿真

将基于预测模型的功率控制策略(Predictive power control,PPC)应用于静止同步补偿器(Static synchronous compensator,STATCOM)中,来解决传统直接功率控制策略中存在的功率脉动过大、开关频率不固定等问题。在分析STATCOM基本结构的基础上,结合实际数字处理系统离散运行的特点,推导出STATCOM系统的功率预测方程,构建一个使k+1采样点功率跟踪误差最小为目标的占空比求取函数,然后利用SVPWM技术调制出波形控制(Voltage source inverter,VSI),以达到系统的稳定运行。最后,使用Matlab搭建了STATCOM系统仿真模型,仿真结果表明所提PPC策略有效地抑制了系统的功率脉动、恒定系统的开关频率,同时其保留了传统DPC策略高动态响应的优异特性。     

海岛光储直流微电网自治控制策略

针对海岛光储直流微电网系统,设计了一种基于电压幅值的控制策略。以直流母线电压幅值为判定基准,将控制策略设置成不同模式。利用直流母线电压变化量作为系统模式的切换基准,无需控制器间进行通信连接,提高了系统的自治性、可靠性与经济性。在不同模式中合理调节变流器的工作方式,维持直流母线电压恒定,实现能量最优利用和系统稳定工作。针对海岛淡水短缺问题,设计了可控海水淡化负荷的投切控制,在改善海岛内的淡水供应的同时,辅助系统功率调节。实验结果实现了工作模式的平滑切换,验证了提出方法的有效性和正确性。     

光储一体化耦合制氢系统控制策略及仿真分析

针对光伏制氢系统受环境影响导致光伏出力波动性强、制氢效果不理想等问题,在光储耦合制氢系统模型基础之上,以提升光伏发电质量、平滑制氢以及增强系统稳定性为目的,采用了一种基于稳压控制的光储一体化耦合制氢系统控制策略。该控制策略包括光伏系统的最大功率点跟踪（MPPT）控制,电化学储能系统自适应协调控制等,可在实现最大光资源利用的同时,保证母线电压稳定以及制氢平滑性,通过仿真验证了该控制策略的有效性。     

基于改进下垂控制策略下的交流微电网仿真分析

随着国内交流电传输和使用的比重逐年提高,且交流微电网与传统电网存在优良的兼容性和互动性,交流微电网控制技术受到广大学者的关注.首先建立了交流微电网的传统下垂控制方案,分析了有功-频率下垂和无功-电压下垂两个下垂控制特性.在此基础上,建立了一种交流微电网下的改进下垂控制策略,改善了功率分配精度和电压偏差问题.最后在MATLAB/Simulink仿真环境下验证了改进下垂控制特性的有效性.     

基于MMC的STATCOM直流侧电压均衡控制的研究

由于MMC特殊的拓扑结构,基于MMC的STATCOM有很多的优点,但这种拓扑也使得电容电压平衡控制成为难点。针对MMC STATCOM直流侧电容电压不平衡问题,通过分析MMC STATCOM的数学模型,基于解耦变换将有功和无功解耦分离,提出通过系统直流电压控制和基于排序的均压控制来平衡其直流侧电容电压的策略。系统直流电压控制用来确定电容电压稳定基准值和有功功率的交换,基于排序的均压策略用来平衡每个桥臂上所有子模块的电容电压。通过Matlab/Simulink仿真表明,该方法可以有效地稳定STATCOM直流侧电压。     

基于自适应下垂控制的微电网控制策略研究

感应电动机负荷的起动和功率变化对微电网孤岛运行时的电能质量及功率平衡影响较大,因此提出了一种自适应暂态下垂控制方法。该方法在传统下垂控制中引入暂态分量、功率与下垂系数的一次函数项,以改善下垂控制的动态性能和均流效果。针对含有感应电动机负荷的微电网,采用基于分层控制结构的自适应暂态下垂控制和PQ控制相结合的协调控制策略。利用PSCAD/EMTDC进行仿真实验,仿真结果验证了所提自适应下垂控制方法的正确性和微电网协调控制策略的有效性。     

直流微电网电压等级的选择及其稳定控制策略研究

针对直流微电网电压等级的选择与确定,在已有直流标准和直流工程电压等级基础上,考虑微电网容量和供电半径,进行运行损耗计算,从而选择最优的直流母线电压等级。针对直流微电网电压稳定控制,并网运行时采用储能DC/DC变流器控制直流母线电压稳定,AC/DC逆变器控制直流微电网并网功率。孤岛运行时采用储能DC/DC变流器控制直流母线电压稳定。在PSCAD/EMTDC中搭建直流微电网仿真模型,进行不同运行模式下的电压稳定控制策略仿真验证。结果表明,所采用的电压稳定控制策略,在光伏发电功率和负荷功率波动的情况下,能很好地控制直流微电网电压稳定。     

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。     

基于模型预测控制算法的多风储直流微电网分布式电压二次控制策略

针对含多组风储单元的直流微电网中蓄电池的电压优化控制问题,提出了一种基于模型预测控制算法的分布式电压二次控制策略.设计了一种多步长预测一致性模型作为电压预测模型,通过目标函数最小化求解预测系数,得到最优电压二次控制补偿量加入一次控制中,将传统一致性算法中比例积分控制器下的偏差调节问题转化为模型预测控制器下的电压跟踪问题进行求解,从而实现对直流母线电压动态响应的滚动优化.该方法有效解决了传统一致性算法下电压控制策略瞬态特性差和部分工况下存在控制误差等问题,并通过MATLAB/Simulink仿真平台搭建模型验证了不同工况下所提策略的有效性和优越性.     

全桥移相ZVZCS变换器建模与控制策略仿真研究

针对全桥零电压零电流变换器引入了变压器副边有效占空比的概念,并且在BUCK变换器的开关等效模型基础上建立了ZVZCS全桥变换器的小信号等效模型,通过所建模型,提出建立电压外环电流内环的分数阶PID控制方案,仿真验证了控制方案的正确性。最后仿真验证了建模的合理性和双环控制的有效性。     

基于SOC下垂控制的独立直流微电网协调控制策略研究

储能系统(ESS)作为独立直流微电网的关键组成部分,其主要由多组储能单元(ESUs)组成。针对多组ESUs荷电状态(SOC)均衡速度较慢,在SOC均衡过程中会产生母线电压偏差问题,提出一种改进SOC下垂控制策略。首先,该控制策略根据各储能单元(ESU)的充放电状态和SOC值寻找最优下垂曲线,合理分配负荷功率,减小母线电压偏差。然后通过确定主储能单元进行功率再分配,并在允许范围内动态调整下垂系数,使系统快速收敛到均衡状态,进一步减小该过程中产生的母线电压偏差。此外,考虑当ESS因满充等原因退出运行时,ESS稳压变为光伏系统稳压,光伏系统由变步长MPPT控制切换为带有前馈补偿的下垂控制,确保母线电压稳定和微电网安全运行。最后利用Matlab/Simulink搭建仿真模型,仿真结果表明所提控制策略可在保证SOC快速均衡的前提下,减小母线电压偏差,维持独立直流微电网的稳定运行。     

基于虚拟同步发电机的微网频率与电压综合控制策略

为解决微网运行时频率与电压易受负荷波动影响而偏离额定值的问题,提出了一种基于虚拟同步发电机的频率与电压综合控制策略。在对比分析2种选取转子运动方程阻尼环节参考值方案的基础上,取额定角频率为参考值,通过引入虚拟调速器与转子运动方程相结合设计自动发电控制系统来实现频率的无差控制。针对电压信号反馈需要通信系统支持的缺陷,引入修正后的电压幅值估计器来实现对公共耦合点(PCC)电压的精确估计,在自动电压控制器作用下使得微网无需配置通信系统即可实现PCC电压的二次调节,提升了系统的经济性。进一步地,通过建立系统的小信号模型分析了关键参数的变化对系统稳定性的影响。     

基于范德波尔振荡器和PQ控制的微电网并离网协调控制策略

针对微电网中采用传统多层嵌套的并离网下垂控制系统存在动态响应速度较慢、均流性能较差等问题,提出了一种基于范德波尔虚拟振荡器控制器（VOC）和PQ控制的微电网并离网协调控制方法。在微电网并网运行时,通过对离网VOC引入并网电流反馈,并对其谐振参数和电压倍率进行闭环调节,使VOC一直处于热备用状态,不仅使微电网中各发电单元拥有PQ控制的良好动态性能,还可实现并离网的平滑切换。在微电网转孤岛运行后,同样对VOC参数进行闭环调节,实现对微电网中公共耦合点（PCC）处负载电压的补偿以及对各发电单元更好的均流控制。给出VOC参数同步控制器与PCC处电压之间的关系,理论分析实现同步的机理。与基于传统下垂控制的并离网控制策略进行仿真对比,结果表明所提控制策略可以有效改善微电网在并网运行时的动态响应和孤岛运行时的均流性能。     

自抗扰技术在微电网下垂控制策略中的应用

针对传统微电网下垂控制策略中控制参数整定复杂,以及受电网电压、负荷波动影响较大等问题,提出一种基于自抗扰技术的微电网下垂控制策略。该控制策略能够维持微电网在孤岛和并网模式下的稳定运行。自抗扰控制结构较强的抗干扰能力,能够有效抑制各参量的波动,对电网的不确定性干扰具有较好的抑制作用,且设计方法简单易行。仿真结果表明,当负荷发生变化时,该控制策略能够有效地调节微电网内功率的平衡,保证微电网电压和频率的恒定,对微电网起到支撑作用。