基于Sobol’法的孤岛微电网潮流全局灵敏度分析

随着可再生能源发电在微电网中的渗透率不断提高,微电网运行的不确定性显著增加,有必要准确评估输入变量对微电网状态的影响,以提高系统的运行控制水平。计及孤岛微电网中分布式电源和负荷的不确定性,基于有功—频率/无功—电压的下垂控制策略,构建了综合控制下的孤岛微电网概率潮流计算模型,并采用具有鲁棒性的自适应LM(Levenberg-Marquardt)算法进行求解。在此基础上,针对系统状态的不确定性,基于Sobol’全局灵敏度理论,建立了一种考虑源荷不确定性的孤岛微电网概率潮流灵敏度分析法,用于辨识影响系统状态的关键因素。通过对有多台分布式电源接入的33节点孤岛交流微电网系统进行仿真,获得了各输入变量的一阶灵敏度和总灵敏度,分析了输入变量对系统状态的影响,验证了所提方法的有效性。     

孤岛微电网潮流的类奔德斯分解算法

在传统Newton-Raphson潮流算法中一般仅定义平衡节点、有功功率—电压节点、有功功率—无功功率节点这三类节点,难以直接使用传统Newton-Raphson潮流算法求解含下垂控制策略的微电网潮流问题。提出一种类奔德斯分解的潮流计算新方法,将采用下垂控制策略的孤岛微电网的潮流计算问题分解成传统Newton-Raphson潮流计算子问题和下垂节点更新子问题,通过两个子问题的交替迭代获取潮流解。该方法将一个复杂的原问题分解成了两个简单的子问题,实现了原问题的高效、快速求解。通过算例分析,验证了所提方法的可行性和有效性。     

使用电压-相角下垂控制的微电网控制策略设计

根据微电网的特点,对微电网2种运行模式采取的不同控制策略进行设计。微电网孤岛运行时,分布式发电单元采用电压源逆变器控制,使用电压—相角下垂控制实现按预定比例分配负荷功率,该下垂控制较电压—频率下垂控制可以提供更好的频率支撑。微电网并网运行时,分布式发电单元采用PQ控制,按照功率设定值输出功率。通过设计对应电压—相角下垂控制的同步控制器实现了微电网运行模式的无缝转换。利用MATLAB/Simulink对微电网运行模式转换和微电网孤岛运行时使用的2种下垂控制进行对比仿真分析,验证了电压—相角下垂控制策略的可行性和有效性。     

基于稀疏多项式混沌展开的孤岛微电网概率潮流计算

考虑到可再生能源的不确定性对微电网运行的影响,传统确定性潮流计算难以全面描述系统运行状态与潮流分布情况。在计及微电网源荷随机性与相关性的情况下,文中建立了孤岛交流微电网的概率潮流模型。进一步,提出了一种稀疏多项式混沌展开方法用于快速准确得到孤岛微电网的输出响应,在含有高维输入随机变量时,有效提高了孤岛微电网的概率潮流计算效率。采用接入多台分布式电源的33节点孤岛微电网系统进行仿真,通过与传统方法的对比,验证了所提方法的高效性和准确性。     

基于BFGS信赖域算法的孤岛微电网潮流计算

分散下垂控制策略的孤岛微电网,系统中没有平衡节点,多个下垂控制的分布式电源(distributed generator,DG)装置参与系统频率的调节并达到新的频率稳态值,传统配电网潮流计算方法将不再适用。针对分散下垂控制策略的孤岛微电网潮流计算,提出基于BFGS信赖域算法的潮流计算新方法。把DG装置处理为PQ节点、PV节点和下垂节点3种类型,建立下垂节点潮流计算模型;分析非线性节点功率方程组的求解,并将其转化为无约束最优化问题,再采用带BFGS修正的信赖域算法进行求解,得到系统稳态频率及各节点电压。对改造后的37节点孤岛微电网系统应用提出的方法进行潮流计算,验证了算法的正确性和有效性。     

基于温控负荷的孤岛微电网建模与控制

针对风能的随机性和不确定性,在综合考虑需求侧作用机理和储能系统的协调作用下,纳入需求侧响应,建立孤岛微电网的模型。储能系统采用电压-频率控制实现孤岛微电网的电压和频率稳定,采用功率-无功功率控制实现风电机组的最大功率跟踪控制;考虑用户的选择意愿,以冰箱为例,提出一种适用于温控负荷的变参与度控制策略,协同储能系统进行孤岛微电网的功率控制。基于MATLAB/Simulink环境,建立了含有风电电源、储能系统及冰箱的孤岛微电网模型。仿真结果验证了控制策略的可行性,并在保证用户用能舒适的同时,有效减小对储能装置的容量需求。     

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Matlab/Simulink的功率控制策略建模及仿真

为保持微电网在孤岛运行模式时的电压及频率稳定，在微电网内采用储能系统来平衡微电网内的功率波动。基于三相电压源型逆变器，采用d-q解耦控制策略控制储能系统的充放电功率，并在Matlab/Simulink软件中建立了该控制策略的仿真模型。算例分析表明，在该控制策略下储能系统输出的有功及无功功率响应速度快、稳定性高，能够保持微电网电压及频率稳定，证明了该控制策略的正确性和有效性。     

微电网中双馈感应风力发电系统控制方法研究

提出一种微电网中双馈感应风力发电系统的控制方法。并网运行时双馈感应发电机(DFIG)捕获最大风能,并采用灵敏度分析方法调整输出的无功功率来抵消有功功率变化引起的电压波动;孤岛时DFIG以电压幅值和频率可控的方式运行,并模仿下垂特性直接与其他采取下垂控制的分布式电源配合。仿真结果表明,所提方法能够调节微电网的有功功率平衡,并维持系统的电压稳定,在并网及孤岛运行状态下都能够保持微电网的平稳运行。     

基于公共母线电压的微电网孤网运行下垂控制策略

在微电网孤网运行系统中,传统下垂控制策略大多将频率引入控制中,但是在以纯逆变器为接口的微电网中,系统功率的不平衡量难以通过频率直接反映。根据微电网公共母线电压幅值(V),以及d轴与q轴电压的比值(rat)同微电网系统有功和无功不平衡量之间的关系,设计了P-V、Q-rat下垂控制策略。该控制策略能够使微电网在孤网运行时维持电压及频率稳定,并且使所有的分布式电源按照预先设定的下垂系数分配有功及无功功率。     

含异构分布式电源的微电网无功功率分散分层控制策略

无功功率—电压下垂与电压—无功功率下垂是多逆变器孤岛微网系统中两种典型的分布式电源无功控制方式。针对含异构分布式电源的微电网,提出了无功功率的分散分层控制策略:①通过改进空载电压,能够在阻抗不匹配的情况下实现无功功率的合理分配,并将公共连接点(PCC)电压恢复至额定值;②基于不同时间尺度搭建分层结构,能够满足微网静态和动态性能的需求;③摆脱传统控制中通信的制约,实现分布式电源即插即用效果。最后,小信号分析、时域仿真以及RT-LAB硬件在环仿真实验验证了控制策略的可行性和有效性。     

利用有功功率扰动的微网孤岛下垂控制策略

对于孤岛模式运行的微网中的并联逆变器,其功率分配主要受逆变器输出阻抗和输出端与公共连接点之间线路阻抗差异的影响。以感性输出阻抗为例,从逆变器并联的功率传输特性出发,分析了线路阻抗差异对并联逆变器无功功率分配的影响。为了提高无功功率的均分精度,提出了一种改进型下垂控制策略,在有功频率下垂中加入无功功率,利用有功扰动反映无功分配偏差,在无功幅值下垂中加入可调下垂系数,通过消除有功扰动调节下垂系数补偿线路阻抗差异实现稳态时无功均分。仿真和实验验证了改进下垂控制策略的正确性和有效性。     

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.     

提高光储柴独立微网频率稳定性的虚拟同步发电机控制策略

针对由间歇性可再生能源、柴油发电机组(DGS)和蓄电池储能系统构成的独立微网,提出一种提高系统频率稳定性的虚拟同步发电机(VSG)控制策略。首先,建立DGS在同步旋转坐标系下的数学模型并分析其输出电压与频率的阶跃特性;其次,在理论分析VSG控制与微网频率稳定性关系的基础上,将同步发电机的转子运动方程、一次调频特性及无功调压特性引入储能变换器(ESC)的控制中,使ESC具有虚拟惯性与阻尼;然后,利用MATLAB/Simulink仿真软件对比针对ESC采用传统电流控制、下垂控制及VSG控制时负载阶跃条件下的系统频率响应特性;最后,建立一套包含2台VSG及1台DGS并联的独立微网实验平台,实验结果验证了所述控制策略的正确性与有效性。     

基于多智能体一致性的微电网自适应下垂控制策略

利用智能体间的分布式通信,提出了一种基于多智能体一致性的自适应下垂控制策略,用于解决传统下垂控制中频率和电压偏差、系统稳定性和功率分配精度的问题。在传统下垂控制基础上,建立了有功功率分配、有功-频率和无功-电压的二阶动态模型。在考虑通信延迟的基础上,利用无领导的一致性控制分布式电源的有功出力满足传统下垂控制的要求;利用含虚拟领导者的一致性修正传统下垂控制中的频率和电压偏差;通过Lyapunov直接法验证了系统的渐进稳定性,故而解决了传统控制中有功下垂系数对系统稳定性的影响问题;分析了通信扰动对控制结果和稳定性的影响。通过仿真验证了所提策略的有效性。     

孤岛微网分层分布式频率调节及功率优化控制

为提高微网频率调节和功率优化性能,提出一种两层控制结构。为适应这一结构,初级控制由传统的功率-频率下垂改进为功率-增量因子下垂。第2层控制采用一致性协议以分布式方式实现频率同步、频率无差、功率优化目标。此外,针对功率约束问题,分析发现只采用饱和器会导致频率无差和功率优化目标间的冲突,为解决这一冲突,提出相应的功率约束控制方法。通过Lyapunov直接法论证了所提控制策略在系统中的稳定性。最后,采用5节点孤岛微网仿真算例验证了所提策略的有效性。     

交直流混合微电网并联接口变换器的VSG控制策略

针对传统的并联接口变换器控制策略存在功率分配精度低、惯性小以及循环功率等问题,提出了交直流混合微电网并联接口变换器的虚拟同步发电机(VSG)控制策略。将小交流电压信号源注入到直流子网的DC/DC转换器中,使直流子网的功率-电压下垂控制变为功率-频率下垂控制。将原本采集的局部母线直流电压变为全局直流叠加频率,从而将直流子网的叠加频率与虚拟同步机的虚拟频率差值作为VSG的机械力矩。通过与传统控制策略的仿真结果比对分析,验证了所提方法的有效性和优越性。