含双蓄电池的光储直流微网下垂控制策略

光储直流微网在孤岛模式下,须要严格稳定母线电压,同时为了延长蓄电池的寿命,各蓄电池的荷电状态（SoC）应保持平衡。文章首先设计了蓄电池充放电控制逻辑,该逻辑可以很好地维持母线电压稳定;其次量化分析了线路电阻不相等引起环流及其所导致的双蓄电池SoC不平衡现象;最后提出了一种基于母线电压信号调节的自适应分布式下垂控制方法,解决蓄电池之间的环流问题和SoC不平衡问题,同时改善了传统下垂控制在轻负载情况下环流抑制能力。通过仿真软件对传统下垂控制、传统平衡SoC方法进行比较,验证了文章方法的有效性和优越性。     

基于功率分层的孤岛直流微网协调控制策略

文章提出一种改进型功率分层协调控制策略,该策略利用荷源功率差信号代替母线电压信号作为切换条件,使孤岛型光储直流微网系统能够在不同运行模式间平滑切换,从而实现微网内部功率的动态平衡,保证不同工况下均存在以电压特性运行的松弛终端给直流母线提供电压支撑。通过下垂控制实现并联型储能系统按照实时功率调节能力决定自身出力,有效避免储能系统的过充过放,并引入二次运行控制环节解决了储能单元功率分配超过最大充放电功率引起的系统失衡问题。最后通过Matlab/Simulink平台在不同工况下实现该策略,仿真结果验证了所提出控制策略的有效性与优越性。     

基于虚拟电阻的微网下垂控制方法

针对微网下垂控制中虚拟电抗和虚拟电阻存在的不足,利用虚拟电阻可使所有逆变器的输出阻抗呈阻性的特点,将虚拟电阻与P-V、Q-f下垂控制相结合用于微网中,并通过搭建Matlab仿真模型,比较了虚拟电抗和虚拟电阻的效果。结果表明,虚拟电阻与P-V、Q-f下垂控制相结合适用于微网,同时与虚拟电抗相比,虚拟电阻可减小谐波含量。     

直流微网DC/DC变换器的虚拟直流电机控制策略研究

直流微网是小惯性系统,负荷频繁投切和新能源出力波动等因素都会影响母线电压的稳定。在直流微网系统中,往往通过储能单元维持系统功率平衡和母线电压稳定。针对储能端口双向DC/DC变换器,提出一种简化的虚拟直流电机控制方法,以增强系统的惯性和阻尼;建立虚拟直流电机控制的小信号模型,分析控制策略的稳定性和动态特性;对于动态响应初期母线电压的冲击性变化,提出输出电流前馈的小信号模型补偿方法,进一步平滑母线电压的动态过程;最后通过仿真分析验证了所提控制策略的正确性和有效性。     

基于自适应虚拟阻抗的分布式电源并联控制策略

当传统下垂控制策略应用于低电压微电网分布式电源并联系统时,其等效输出阻抗易受线路阻抗的影响而呈阻性,致使无功功率不能完成精准分配,破坏微电网系统的稳定性。因此,分析了低电压微电网系统的等效输出阻抗,并提出将自适应虚拟阻抗添加到电压电流双闭环控制方法,结合下垂特性可实现无功和有功功率的解耦,还能对产生的环流进行有效抑制;又利用CAN通讯技术通过引入电压补偿信号在线监测无功功率分配,以提高各分布式电源无功功率的分配精准度。最后通过在仿真平台建立两台逆变器并联运行模型,验证了该方法的可行性和稳定性。     

直流微网储能单元能量动态均衡控制研究

为了更好地提高直流微网系统运行性能,提出一种能够平衡各储能单元剩余电量（state of charge, SOC）的改进下垂控制策略。该方法在传统下垂控制基础上,以关联SOC参数的指数函数作为自适应下垂系数,根据各储能单元SOC改变其输出能力,实现各储能单元能量均衡。为解决传统下垂控制带来的母线电压偏移问题,加入母线电压二次控制环节,有效抑制直流母线电压偏差,满足负荷运行要求,并通过Matlab/Simulink仿真验证了该策略的有效性。     

基于叠加频率的直流微电网改进下垂控制策略研究

提出一种基于叠加频率的直流微电网改进下垂控制策略。首先,通过在变换器输出电压上叠加交流电压,构造交流电压频率和输出电流之间的下垂特性;同时,利用交流电压产生的无功功率调节各变换器输出电压,实现电流的精确分配;然后,通过引入虚拟电阻和电压二次补偿措施,实现母线电压恢复同时提高系统稳定性。该文所提控制策略无需通信网络,有效提高了微电网即插即用性能。最后,通过仿真验证了控制策略的可行性和有效性。     

直流微网供电的电动汽车无线充电站控制策略

以电动汽车无线充电站为研究背景,并采用直流微网为其供电。为保证微网能够向充电站自用负荷与电动汽车提供可靠的电能,提出分层控制的方法。上层控制器负责运行状态的判断与底层控制器的管理,底层控制器包括风光互补发电的MPPT控制器、混合储能功率分配控制器、脉冲密度调制器和车载电池充电控制器。其中脉冲密度调制有效精简了无线电能传输系统的结构,保证输出电压稳定的同时,确保系统工作效率最高。在Matlab/Simulink中搭建直流微网供电的电动汽车无线充电系统的仿真模型,建立了无线电能传输系统的实验平台,通过仿真与实验验证了策略的有效性与系统的可行性。     

基于多个松弛终端的直流母线电压分层控制策略研究

独立运行的多微源直流微电网,因其抗扰动能力弱,需要制定合理的能量管理控制策略来平衡微源间的功率流动,实现直流微电网的稳定运行。采用基于多个松弛终端的直流母线电压分层控制策略实现直流微电网的协调控制,当直流微电网中光伏发电功率或者负载发生变化时,通过松弛终端来维持直流母线电压稳定。根据电压分层控制策略,文章所研究的微网组网中松弛终端是超级电容、蓄电池和燃料电池,分别采用双闭环电流电压控制、基于电压的下垂控制和恒压控制实现孤岛模式下分布式发电系统和混合储能系统间的功率平衡。其中光伏发电根据需要可以作为松弛终端,也可以作为功率终端。通过仿真分析研究,验证了该控制策略的良好效果。     

含混合储能系统的独立直流微网协调控制策略

针对独立运行的多储能直流微网,为了减少蓄电池充放电次数和提高蓄电池间荷电状态的均衡速度及精度,提出了一种基于源荷功率差信号的直流微网混合储能控制策略。该策略在详细分析了直流微网工作模式的基础上,设置功率分层点作为超级电容和蓄电池工作切换依据,即超级电容和蓄电池分别优先工作在源荷功率差较小和较大的情况下,避免了蓄电池在源荷功率平衡点处频繁充放电切换。当多个蓄电池同时出力时,通过改进下垂控制,动态地增大均衡期间蓄电池间下垂系数差别,提升蓄电池荷电状态及负荷功率均衡速度和精度,避免部分蓄电池因荷电状态越限而提前退出运行。最后,在MATLAB/Simulink仿真软件上验证了所提控制策略可稳定运行在各种模式下,并具有较高的荷电状态均衡速度和精度。     

基于孤岛模式直流微电网稳定性控制策略

文章针对不同类型的微电源,在孤岛运行时对负荷变化敏感、抗扰动能力弱等问题,提出对本地节点电压和母线电压的分段控制策略。分析了直流微电网的动态运行特点,并据此设立电压的稳定性阈值。以随机性输出电源和储能设备作为互补性单元,与确定性可控电源在不同暂态状况下共同对系统电压进行协调控制,实现其离网状态功率的平衡恢复及整体稳定。利用Matlab/Simulink建立仿真模型,仿真结果表明了此控制策略的有效性。     

Two-level energy management strategy for PV-Fuel cell-battery-based DC microgrid

With the fast development of DC Microgrid (MG) technology, its operating economy and reliability are getting more and more concern. The traditional distributed control method is aimed at power balance and system stability, and is difficult to meet the requirement of energy management system for multi-source hybrid DC MG. This paper provides a two-level energy management strategy for PV-fuel cell-battery-based DC MG, which is divided into device control level and system control level. At the device control level, the distributed control methods based on MPPT-droop dual-mode control and droop control are proposed to enhance system reliability; at the system control level, the equivalent consumption minimization strategy (ECMS) is used to distribute system net power between battery pack and fuel cell system. A lab-scale DC microgrid platform is developed to verify the proposed energy management strategy in this paper. Moreover, the analysis and compare of the results show that the proposed two-level energy management strategy can achieve lower equivalent hydrogen consumption than classical PI control and state machine control method.     

独立光伏微电网的多逆变器并联控制策略

针对多逆变器并联供电的光伏微电网,就线路阻抗差异导致的逆变器并联控制精度降低等问题展开研究。首先,研究采用QPR准谐振控制器的逆变器多环控制结构和添加虚拟复阻抗的方法,验证了上述两种方法可以达到消除线路阻抗的感性分量以及增大逆变器等效输出阻抗阻性分量的目的。然后在此基础上,采用改进的阻性控制方程,并且对其进行了小信号建模和小扰动计算,分析了并联系统的动态性能和稳态性能。最后,通过Matlab/simuink软件建立仿真算例,对逆变器并联时的环流问题和电能质量问题进行了仿真分析,结果表明了所采用控制方程的有效性和可行性。     

直流汇流型户用微电网并网逆变器控制策略研究

综合考虑偏远地区负荷供电和电能质量较差的问题,文章设计了适用于户用级别的微电网结构,并根据设计的微电网结构类型研究并实现了户用微电网的能量管理控制策略。该控制策略主要基于用户侧的功能需求分析,优先使用直流侧风光发电资源,实现了能量的最优化利用。     

基于RBF神经网络的直流微电网均流控制策略

针对直流微电网功率分配问题,利用径向基神经网络(RBF)建立了直流变换器的动态等效模型,提出了一种改进的功率分配控制策略。以直流微电网模型为基础,以采集的本地单元变换器电压、电流值为输入,以其他单元变换器的输出电压、电流值为输出作为训练数据。在无需通讯的情况下,利用神经网络只需要本单元信息便可准确预测其它并联单元输出,并应用到本地控制器当中,从而改善功率分配和电能质量。文章利用Matlab/Simulink建立的对比仿真模型,证明了该控制策略在多种情况下都具有很好的控制效果。     

基于下垂控制的微电网新型控制策略

文章提出一种适用于低压微电网运行的新型正弦虚拟有功-频率下垂控制策略。首先,通过坐标旋转变换实现功率的解耦控制,使传统下垂控制能够扩展应用到低压微电网中。然后,采用正弦虚拟有功-频率下垂控制,无须下垂限幅控制环节即可保证逆变器功率输出在功率限值范围之内,并且改进的控制策略在额定功率附近下垂系数比较大,可减小无功分配误差。最后,以Matlab/Simulink为仿真平台建立微电网仿真模型,仿真结果验证了所提改进控制策略的正确性和可行性。     

自主微电网控制策略改进

针对典型低压微电网,分析了分布式发电单元逆变器的控制策略,由于负荷波动频繁,风力、光伏电源具有间歇性,采用下垂特性控制的分布式发电单元在快速响应功率波动的同时,也降低了系统的稳定性,针对该矛盾引入磁滞滞后环节,对反下垂控制方法进行了改进,提供不同的回归路线,当逆变器电压幅值或频率变化方向改变时,功率参考值不变,直至电压或频率反方向变化值超过容忍变化量,沿反方向曲线变化,免受小波动的影响,提高了系统的稳定性,增加了控制的灵活性。仿真对比分析表明改进控制算法的可行性和有效性。     

微电网独立运行模式下协调控制策略设计

根据微电网及其接入低压配电网的特点,提出了一种协调控制策略。V/f控制单元采用下垂控制,对自身功率定时采样,并把该采样值作为下垂控制中功率的基准值,使电压频率稳定在基准值。PQ控制单元以最大功率输出,但当电压幅值大于设定的限值时,减少功率输出,并根据限值的大小决定功率减少的先后顺序。对微电网的仿真对比分析表明,该控制策略能快速跟踪功率变化、保证电压和频率稳定,使系统安全稳定运行。     

微电网的并离网平滑切换控制策略研究

针对光储微电网并离网切换过程中的平滑过渡问题,提出了一种适用于主从控制与对等控制相结合条件下的控制策略,通过离网过程中对电压相位进行积分控制,并网过程中对电压的相位和幅值进行无差调节控制,实现并离网切换过程的平滑过渡,提高电能质量,保证微电网系统中重要负荷的正常稳定运行。文章通过在Matlab/Simulink平台下搭建光储微电网仿真模型,对所提出的控制策略的有效性和可行性进行了验证。     

考虑储能优化的直流微电网协调控制研究

文章提出一种基于移相控制双半桥变换器的独立直流微电网协调控制策略。该策略以稳定母线电压和平衡系统有功功率供需为主要目标,根据母线电压波动改变移相角控制储能电池功率,确保独立直流微电网稳定可靠运行。采用双半桥变换器可实现储能电池电气隔离,移相控制可提高双半桥变换器升压比,进而提高储能系统的安全性。利用Matlab/PSIM联合仿真平台搭建独立直流微电网模型进行分析,仿真结果表明该协调控制策略可稳定储能电池输出功率,扰动发生时电压波动小、响应速度快,有效提高了系统可靠性。