基于改进功率环的微电网对等控制策略研究

基于传统下垂控制方法存在的不足,同时考虑减小微电网依赖于通信系统,使负荷和分布式电源能够即插即用,提出一种基于改进功率环的微电网对等控制策略。传统的下垂控制方法会造成系统频率和交流母线电压的偏差,针对该问题,引入电压补偿环节和频率补偿环节,构建改进的功率环反馈控制器。利用该控制策略对由2台同容量分布式电源构成的微电网进行仿真分析,并和采用传统下垂控制方法所得结果进行比较,此外,在并网/孤网切换模式和负荷投切模式下,分析该控制策略下的微电网运行特性,仿真结果表明了基于改进功率环的微电网对等控制策略能够有效降低系统频率和交流母线电压的偏差。     

（23期已送排）直流微网的一种分布式控制研究

针对直流微网中微源常规下垂控制方案下功率均分与电压质量不能兼顾的不足,文中考虑各微源容量不尽相同,以各微源负载率相同为功率均分目标,设计了基于低速通信的改进下垂控制方案,以功率补偿的PI控制保证功率均分,以电压补偿的PI控制保证电压质量。建立该控制方案下的多微源网状系统模型,进行了静态稳定分析。为防止可能发生的个别微源下垂系数设置不合理引发的问题,引入满载微源连锁停发功率信号的机制以保证微网系统可正常运行。在MATLAB/Simulink中模拟搭建了3电源6母线直流微网系统进行了热插拔实验、下垂系数设置不合理致某一微源满载运行的实验,验证了该系统在可能出现的上述工况下均能保持系统稳定、功率均分和电压质量。     

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。     

一种基于离散时间交互的改进直流微电网控制策略

直流微电网的控制目标是保证直流微电网的电流分配精度和减小直流母线电压偏差,以维持系统的功率平衡。传统的下垂控制不能同时满足这2个控制目标。利用分布式二次控制框架,文中提出了一种改进的基于离散时间交互的直流微电网控制策略,包括了连续电压控制和离散电流控制,在保证电流分配精度的同时减小了直流母线电压偏差。不同于其他已提出的控制方法,文中所提方法只需要在离散时刻采样电流平均值信息,降低了通信负担。在MATLAB/Simulink软件上搭建了系统仿真模型,仿真验证了所提策略的有效性。     

Novel Transmitting Power Control Method without Signal Communication for Wireless Power Transfer via Magnetic Resonance Coupling

Wireless power transfer (WPT) via magnetic resonance coupling has been widely studied for vehicle applications, particularly the stationary and dynamic charging of electric vehicles. Our research group previously proposed a wireless in‐wheel motor to improve the reliability and safety of in‐wheel motors. Transmit power control is necessary to achieve stable WPT. We proposed a control method that uses a feedforward controller on the primary side and a feedback controller on the secondary side. However, the control method may cause shortfalls in the transmission power owing to modeling error, coupling coefficient variation, and signal communication delay. In this paper, we propose a novel feedback control method for the primary side based on conversion ratio estimation. The effectiveness of the proposed method was verified by simulations and experiments on the load current control of a constant voltage load and load voltage control of a constant power load.     

基于双电压环补偿的直流微网下垂控制

针对直流微网传统下垂控制中分布式电源(distributed generation,DG)输出功率分配精度和电压维持额定值间的矛盾,提出了一种基于双电压环补偿的直流微网下垂控制方法.该方法基于集中式二级控制和对等下垂控制策略,在二级控制中引入双电压环控制,其中,第一电压环保证负载功率的高精度分配,第二电压环抬高系统电压...     

一种副边斩控无线电能与信息同时传输系统

针对在无线电能传输系统中实现原、副边之间信息通讯的问题,提出一种基于电能传输通道的副边斩控无线电能与信息同时传输新结构及其控制方法,其结构简单,副边仅有一个全控器件.通过理论分析得到副边全控器件导通角与负载电压的关系,副边通过反馈控制调节全控器件导通角实现负载电压恒定输出;通过改变电能传输频率和副边全控器件开关频率进行...     

基于有限时间一致性的微网分布式二次控制

针对孤岛运行模式下的微电网一次控制采用下垂控制易受到线路阻抗特性、微网拓扑结构等因素的干扰,造成频率与电压的波动以及功率难以比例分配的问题,提出一种基于有限时间一致性的微电网分布式二次控制策略来实现频率与电压无静差调节以及功率按比例分配的控制目标.所提控制策略结合多智能体理论来构建微电网的分布式控制结构,各分布式电源仅...     

基于模型预测控制的孤岛微电网二次调节策略

受线路阻抗的影响,传统的P-f和Q-V下垂控制无法实现无功功率按比例精确分配,且所有分布式电源输出电压的幅值偏离电压基准值;负荷波动时,频率无法维持在额定频率值。提出一种基于模型预测控制(MPC)的二次调节策略,通过优化下垂控制的频率和电压参考值,将频率和平均电压维持在各自的基准值,实现无功功率按额定容量比例精确分配的目标,并减小了输出电压与基准电压间的偏移量。该策略以一定的采样周期将分布式电源的状态空间模型离散化,经滚动优化和反馈校正获得频率和电压的控制变量,分别添加到P-f和Q-V初级控制中,实现优化频率与电压的二次调节,且减少了比例—积分(PI)控制参数,降低了对系统参数的敏感度。MATLAB/Simulink仿真验证了所提策略与基于PI控制的二次调节策略相比,在负荷波动时具有更快的瞬态响应特性,同时具有较强的鲁棒性。     

Volt/Var control in a distribution system by a fuzzy optimization approach

This paper presents a fuzzy optimization approach for solving the Volt/Var control problem in a distribution system with uncertainties. Wind turbines are being considered in the study distribution system. The main purpose is to find an optimum combination of tap position for the main transformer under load tap changer (ULTC) and on/off status for switched capacitors in a day to minimize the voltage deviation on the secondary bus of the main transformer, reactive power flow through the main transformer and real power loss on feeders. When performing the Volt/Var control problem in conventional methods, the hourly load and wind speed must be forecasted to prevent errors. However, actually there are always errors in these forecasted values. A characteristic feature of the proposed fuzzy optimization approach is that the forecast hourly load and wind speed errors can be taken into account using fuzzy sets. Fuzzy set notations in the load demand, wind speed, voltage deviation on the secondary bus, reactive power flow through the main transformer and total real power loss on feeders are developed to obtain the optimal dispatching schedule under an uncertain environment. To demonstrate the effectiveness of the proposed method, the Volt/Var control problem is performed in a distribution system within the service area of Yunlin District Office of Taiwan Power Company (TPC). The results show that a proper dispatching schedule for ULTC position and capacitor switching operation can be reached using the proposed method.     

变流器外特性下垂并联控制方法的分析、设计和性能比较

外特性下垂并联控制方法主要有两种实现形式:负载电流前馈方式和减弱电压控制环方式.本文通过建立数学模型给出了这两种方式的实用设计方法,并对其动、静态性能进行了对比分析,指出减弱电压控制环方式单位输出阻抗的带宽约等于电压环带宽,而负载电流前馈方式下则约为电压环带宽的一半.如果负载电流通过观测器得到,则带宽最差情况下将下降到电压环带宽的三分之一.最后通过实验验证了理论分析的结果.     

单/三相混合微电网中虚拟组合式三相变流器功率协调控制

针对单/三相混合微电网系统孤岛运行时单相电源和负载引起的三相电压不平衡问题,提出了虚拟组合式三相变流器及其功率协调控制。详细阐述了基于虚拟三相瞬时功率的下垂控制和虚拟阻抗控制,实现同相并联单元的功率分配。针对组合式三相变流器相间同步控制难点,提出了新型120°鉴相器和基于锁相环原理的相间同步控制,提高三相电压平衡度。在此基础上,给出了电压补偿控制,进一步改善供电质量。同相及相间功率协调控制无需附加任何同步芯片或通信线,原理简单,控制灵活,可靠性高。最后,仿真和实验结果表明所提控制策略可以实现动稳态工况下同相并联单元间功率按照设定比例分配以及不同相间相位和幅值的同步控制,100%不平衡负载下电压不平衡度为0.1%,供电质量较高。     

直流配电网的综合调压控制策略

对直流配电网的电压控制策略进行了分析和研究,提出了一种以直流电压偏移最小为目标的新型综合调压控制策略。一次调压采用直流电压下垂控制,实时快速的响应系统内的功率波动,二次调压通过潮流优化算法周期性的计算并更新总直流电压偏移最小时参与二次调压的下垂控制器的电压参考值和功率参考值,消除和减少一次调压引起的电压偏差,防止直流配电网发生较大功率波动时过电压的发生。最后,在Matlab/Simulink上搭建了环状四端直流配电网仿真模型,对所提控制策略进行了仿真分析,验证了所提控制策略的有效性。     

基于功率下垂特性的直流微电网分布式控制

针对直流微电网传统的下垂控制微源间功率分配不均导致系统环流以及直流母线电压偏移造成系统不稳定等问题,提出了一种基于功率下垂特性的直流微电网分布式控制.该方法通过引入微源输出电压、输出功率标幺值来效验微源的输出功率,确定各微源的运行条件,从而实现负载功率按照分配功率与额定功率成比例的方法精确分配,减少了系统环流;通过增加...     

微源逆变器多模式运行协调控制策略研究

针对微源逆变器运行过程中存在的无缝切换及负荷功率分配问题,提出一种新的协调控制策略。该策略由直接电压内环、虚拟阻抗环和功率外环构成,其中直接电压内环采用自适应三阶滑模控制,将逆变器始终控制为电压源,避免运行模式变化时内环控制策略的切换,同时提高逆变器的动态性能和抗干扰性能;在分析逆变器闭环等效阻抗及其对功率分配影响机理的基础上,针对不同功率等级逆变器设计虚拟阻抗系数,使其输出阻抗呈阻性并满足功率分配的要求;最后利用下垂特性分别设计功率外环,从而实现并网运行时基于下垂控制的间接恒功率控制和离网运行时的无线对等控制。仿真和实验结果验证了控制策略的有效性。     

直流微网中混合储能系统的无互联通信网络功率分配策略

直流微网中通常采用混合储能系统作为缓冲环节,对分布式能源和负载引起的不同时间尺度功率波动进行补偿。为实现功率在能量密度型储能元件和功率密度型储能元件之间合理分配,提出无互联通信网络的分层控制策略。其中,底层控制以电压变化率作为虚构的信息载体,通过设置不同储能接口变换器输出电压关于功率的"灵敏度",确保超级电容在负载突变瞬间能够提供大部分功率;二次控制对底层控制产生的稳态误差进行补偿,以实现输出电压稳定,并保证超级电容稳态电流为零。在此控制框架下,各储能单元仅需本地信号即可实现自主协调运行,避免了互联通信网络所带来的经济性和可靠性问题。最后,实验结果验证所提方法的可行性和有效性。     

无变压器串联电压质量调节器的复合控制

无变压器串联电压质量调节器是一种用来解决多种电压质量问题的新型装置。为了提高其性能，本文提出了双闭环(负载电压外环、电感电流内环)加负载电流前馈的复合控制方法。文章详细分析了有无负载电流前馈时此串联电压质量调节器的性能。通过比较分析，可以看出本文提出的控制方法比单纯的双闭环优越。最后利用仿真和实验验证了本文提出方法的有效性和合理性。     

基于有限时间一致性的直流微电网分布式协调控制

直流微电网的主要控制目标是维持母线电压稳定及实现负荷的按比例分配。为克服直流微电网采用集中式控制的缺陷,提出了一种分布式的协调控制策略。该控制策略利用分层结构,在原始下垂控制的基础上引入电压二次控制及发电成本运行控制,各发电单元仅与相邻通信单元进行信息交互,通过有限时间一致性算法,最终实现电压稳定及发电成本最小等多控制目标。所提控制策略兼具分层控制与有限一致性控制的优点,灵活性高、鲁棒性强、收敛性能好。为了验证所提出的控制策略,搭建了相应的直流微电网模型,并对电源投退、负荷波动等不同场景进行了仿真,算例结果验证了该策略的有效性。     

Fuzzy dynamic programming approach to reactive power/voltagecontrol in a distribution substation

A fuzzy dynamic programming (FDP) approach is proposed for solving the reactive power/voltage control problem in a distribution substation. The main purpose is to improve the voltage profile on the secondary bus and restrain the reactive power flow into a main transformer at the same time. To reach our objectives, the load tap changer (LTC) usually installed in a main transformer is employed to adjust the secondary voltage and the capacitor connected to the secondary bus is employed to compensate the reactive power flow for the load demands. We first forecast the real and reactive power demands of a main transformer and its primary voltages for the next day. With these forecasting data at hand, a fast LTC tap position estimation formula that takes the load models into account is derived to effectively reduce the computational burden for the proposed approach. Practical constraints on bus voltage limits, maximum allowable number switching operations in a day for the LTC and capacitor and the tolerable worst power factor for a main transformer are also considered. To demonstrate the usefulness of the proposed approach, reactive power/voltage control at a distribution substation within the service area of Taipei City District Office of Taiwan Power Company is investigated. It is found that a proper dispatching schedule for the LTC and capacitor can be reached by the proposed approach     

副边自动切换充电模式的电动汽车无线充电系统设计

在电动汽车无线充电的过程中,恒流模式需要快速、稳定地切换到恒压模式以保障电池和电动汽车的安全,这往往需要原、副边之间的通信及原边复杂控制方法的介入。文中提出了一种免去原、副边之间的通信,且不需要原边提供控制手段,仅在副边自动切换谐振补偿网络即可完成恒流充电模式向恒压充电模式的快速切换的方法,同时提出了副边谐振补偿网络参数的设计方法,保证了切换过程中电池充电电压的稳定性。以LCC-LCC向LCC-S谐振补偿网络切换为例,对所提出的设计方法进行了分析和验证。实验表明,应用所提出的方法,输出的电流和电压随着电池等效负载的改变而保持恒定,且切换过程平滑稳定,结果满足电动汽车充电的要求。