基于可变虚拟阻抗的接口逆变器改进下垂控制

分布式发电单元通过接口逆变器与微电网母线相连,故其接口逆变器的控制对微电网的运行性能有着重要的影响,本文针对微电网在孤岛运行下接口逆变器的控制进行研究。为了使低压微电网与大电网具有相似特性,在逆变器中引入虚拟功率解耦控制,使低压微电网具有大电网的P/f-Q/V下垂控制特性。在此基础上本文详细分析传输阻抗不等对DG输出功率的影响,提出了可变虚拟阻抗的下垂控制,改善了两台DG输出功率的均分。利用MATLAB对上述控制方法进行了仿真验证,并在以数字信号处理器TMS320F2812作为控制板的实验平台上完成了实验验证,结果验证了上述控制的可行性。     

电力设备检测实验室专用微电网接入结构设计及功率控制方法

针对传统微电网无法满足电能高质量领域的电源需求,以电力设备检测实验室的测试电源为研究案例,提出了串联型分布式电源单元(DG)的接入结构,同时为了减少功率分配误差并提高电压的稳定性,提出了功率因数/频率反下垂控制方法。研究结果表明:采用串联型的微电网接入结构以及反下垂控制方法,可以实现DG单元的有功和无功功率均分,减少功率分配误差,从而实现DG单元的电压波形同步,解决了DG单元电压相角不同造成的功率不匹配问题,同时提高了公共连接点(PCC)的电压幅值,保证了电源电压的稳定运行。通过研究发现,采用这种微电网接入结构以及功率控制方法可以为微电网系统提供精准功率控制、电压稳定的电源,该电源可以满足电力设备检测实验室的测试要求。     

基于线路观测器的孤岛运行微电网改进下垂控制策略

在孤岛运行的微电网中,因微电网中各设备等效线路不匹配性,导致采用下垂控制的分布式电源(DG)难以按其各自的容量对功率进行合理分配,为此,提出了一种基于线路阻抗观测器的改进下垂控制策略。首先,基于本地测量信号设计了线路观测器以辨识线路阻抗参数,并添加电压观测器来抑制电压扰动带来的影响;其次,基于所得线路阻抗的观测值,提出一种改进下垂控制策略来降低分布式电源功率的功率分配偏差;最后,通过Matlab/Simulink搭建模型来进行仿真。仿真结果表明,在不同线路阻抗工况下,所设计的线路阻抗观测器能够准确辨识等效线路阻抗值,基于其辨识值的改进下垂控制策略可有效补偿不匹配线路所引起的电压降,从而大幅降低微电网中不同DG无功功率分配的偏差,使得无功功率功率在不同DG间得到合理分配。因此所提出的改进下垂控制具备良好的动态和稳态性能,且保证了DG单元的即插即用性。     

计及分布式微源控制特性的微网无功环流抑制

针对单元输出功率控制(UPC)和馈线潮流控制(FFC)不同控制模式下,微电网分布式微源(DG)之间的有功/无功功率均分控制特性进行了分析。受线路阻抗和本地负荷等的影响,DG因机端输出电压产生误差,进而生成无功环流。针对这一问题,这里提出了一种基于无功闭环控制的DG Q/U下垂特性自适应调节控制方法,根据下垂特性中电压给定参考值与逆变器输出电压的差值自动平移Q/U曲线,有效抑制了DG之间的无功环流。最后,通过搭建3台DG构建的微电网动模实验平台,分别对线路阻抗和本地负荷参数对DG无功均分控制特性影响进行了实验分析,并验证了所提出的无功环流抑制策略的有效性和可行性。     

微电网改进负荷功率分配策略与并网稳定性分析

由于低压微电网孤岛运行受线路阻抗特性等因素的影响,采用传统下垂控制无法按分布式电源(DG)单元容量合理分配功率,且孤岛微电网的电压和频率与大电网不同,并网前需进行同步控制。在分析并联逆变器功率分配机理的基础上,提出了改进的负荷功率分配控制策略。重新设计了Q-U下垂控制环,增加无功误差积分修正项,优化了微电网内部的功率分配。对微电网进行了并网同步控制,并建立了控制系统小信号模型,对改进负荷功率分配策略与并网同步控制的系统稳定性进行了分析。仿真结果表明采用所提控制策略后,无功功率可被合理分配,并网暂态过程平滑稳定。     

基于同步补偿的孤岛微电网无功均分研究

交流微电网孤岛运行时,由于分布式电源(DG)的等效线路阻抗存在差异,导致传统下垂控制无功均分精度较低,进而产生环流问题。为此,提出了一种基于同步补偿的改进下垂控制策略。当DG运行在无功均分模式时,同步补偿下垂特性曲线的参考电压,可以提高无功功率均分的精度。当有DG输出电压降至限定最小值时,各个DG均切换至电压恢复模式,同步恢复电压至参考电压。同时设计控制策略协调无功均分模式和电压恢复模式,使得系统稳定运行,最终实现DG输出的无功功率均分且输出电压在额定值附近。最后设计Matlab仿真和RTDS实验方案,结果验证了所设计的控制策略的有效性,且对通信带宽要求较低,具有较强的鲁棒性,仍保持了微电网各DG的"即插即用"的特点。     

基于自适应虚拟阻抗的微网下垂控制策略

在微电网中,各个分布式发电(Distributed Generation,DG)单元的线路阻抗往往不相同,造成DG输出的无功功率不能准确分配。提出一种基于自适应虚拟阻抗的下垂控制策略,通过通信线路各个DG可以共享功率信息。在线路阻抗未知的情况,控制系统可以利用接受到的功率信息来对虚拟阻抗进行调整,使虚拟阻抗的值能够跟踪DG之间线路阻抗的差值。虚拟阻抗调整完成后,各个DG输出的无功功率能够按容量准确分配,只要线路阻抗不发生变化,通信系统不参与控制都能获得理想的控制性能。即使在虚拟阻抗调整过程中出现通信中断,该控制策略的性能也比传统的下垂控制更好。MATLAB仿真验证了该控制策略的有效性。     

含V/f控制DG的微电网故障分析方法

微电网在并网和孤岛两种不同运行模式下的短路电流计算是建立微电网保护的重要基础。针对目前由逆变型分布式电源(distributed generation,DG)组成的微电网在孤岛运行时短路计算研究的空白,提出一种含V/f控制DG的微电网故障分析方法。通过分析DG的控制特性,充分计及控制策略的影响,理论推导出DG故障等值模型;利用电力系统仿真软件PSCAD/EMTDC建立含V/f控制DG微电网模型,揭示DG在故障时的暂态特性;基于上述DG故障等值模型,建立微电网故障方程组,进而提出精确的微电网故障稳态分析解析法;最后,通过仿真算例,验证了所提方法的准确性和有效性。     

基于逆变型DG控制特性的微电网故障特征分析

微电网中含有逆变型分布式电源（DG）,其故障特性直接受DG控制策略的影响,因此传统配电网故障分析方法不适用于微电网。在故障条件下,逆变型分布式电源由于其不同的控制方式,产生较为复杂的故障特性。首先根据含恒功率（PQ）控制、V/F控制的逆变型（DG）输出特性约束方程,构建DG故障特性分析的等值模型;然后利用DG等值模型,建立孤岛运行和并网运行2种运行方式下的微电网故障等值模型,求解其稳态响应;最后,运用电力系统仿真软件DIgSILENT搭建同时含PQ控制和V/F控制的逆变型DG的微电网仿真模型,通过与传统故障分析方法的比较,验证了新方法在不同故障条件、DG控制方式及微电网运行条件下该方法的适应性、有效性及准确性,为微电网保护策略的制定提供准确的判据。     

基于一致性理论的微电网快速无功均分控制研究

为了消除分布式电源(distributed generation,DG)大规模接入对大电网的影响,实现多类型能源灵活、高效的应用,微电网应运而生.下垂控制是微电网常用控制方法之一,但该方法仅能实现DG单元的有功功率均分,无功均分误差较大,同时也存在电压偏移和经济运行等问题,具有一定的局限性.本文针对包含多类型DG、储能单元的微电网,提出了基于一致性理论的功率控制策略,包含无功均分和有功优化功能,以此来对各DG单元进行有效的控制.所提策略通过微增率一致控制,实现DG单元经济运行;通过虚拟阻抗控制,保证DG单元无功快速均分;通过电压恢复控制,维持微电网电压额定.所提策略采用稀疏通信网络,建设成本低.最终,通过仿真与实验,分析验证了所提控制策略的有效性.     

低压微电网逆变器频率电压协调控制

近年来,分布式发电(Distributed Generation,DG)技术发展迅猛,DG结合本地负载、储能设备等可构成微电网,微电网能够在并网模式与孤岛模式下运行。并网时,DG输出给定的功率,实现能量管理;孤岛运行时,要求DG维持微电网电压和频率稳定。因而微网中逆变器的控制尤为重要。由于传输线阻抗特性不同,本文在低压系统中应采用PV下垂控制,PV下垂控制能够实现孤岛运行时不同DG均分负载,但它是有差调节,电压和频率会存在较大的偏差。本文提出一种改进的PV下垂控制(NPV):加入电压和频率偏差的前馈调节,可实现电压和频率的二次调节。以微电网脱网运行的稳态以及暂态情况分析为例,通过PSCAD仿真以及实验,验证了NPV不但可以实现并网时的能量管理而且还实现了孤岛运行过程中电压和频率的二次调节。     

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。     

适应负荷特性变化的微电网孤岛运行控制策略研究

针对微电网孤岛运行方式下其系统稳定性受负荷大小与类型呈现不同影响,从微电网中分布式电源(Distributed Generation,DG)的构成出发,提出一种适应负荷特性变化的DG逆变器主从控制策略。即DG逆变器采用基于V/f和PQ的主从控制,实现微电网孤岛下系统电压、频率稳定和负荷的平衡。基于Matlab构建微电网孤岛运行模型,在接入阻性、感性和阻感性负荷下,仿真分析了微电网DG逆变器主从控制下系统电压、频率和输出负荷的运行特性。同时也通过微电网试验平台验证了DG逆变器主从控制策略的正确性、有效性。     

基于线路阻抗辨识的微电网无功均分改进下垂控制策略EI北大核心CSCD

在孤岛运行的微电网中,分布式电源(DG)以并联方式运行,在其等效线路阻抗不匹配的情况下,传统的下垂控制难以按无功功率-电压的下垂方式对无功功率进行合理分配。为此,提出了一种基于线路辨识的改进下垂控制来消除无功功率分配的偏差。首先,详细分析了线路参数对传统下垂控制效果的影响;其次,针对单个分布式电源,构建了基于本地信号的线路观测环节,以对分布式电源的连接等效线路阻抗进行精确辨识,并在传统下垂控制中基于线路辨识结果加入了电压补偿项,使它在等效线路阻抗不匹配时,仍能保持无功功率的合理分配;最后,将提出的改进下垂控制策略应用于一个典型的微电网系统,并利用MATLAB/Simulink仿真验证了所提方法在多工况下的正确性和有效性。仿真结果表明:所提出的主动线路观测器可基于本地信号较精确地辨识出等效线路阻抗的实际值,基于该线路辨识结果,可有效对DG等效连接线路的不匹配电压降进行补偿,从而实现无功功率的合理分配;该改进方案无需依靠实时通信系统交换各DG源间的信息,也不需要利用中央控制器发送同步信号来保持改进控制启动的同步性。研究结果证明了所提改进下垂控制策略的有效性。     

自适应下垂系数的低压微电网功率控制策略

在多分布式电源(DG)并列运行的低压微电网系统中,反下垂控制是实现负荷合理分配的有效方式。但各DG的等效输出阻抗和线路阻抗差异较大时,传统反下垂控制的功率分配精度将受到明显的影响,降低了系统的稳定性。针对这一问题,提出一种适用于低压微电网系统的自适应下垂系数功率分配控制策略。其下垂系数的值随额定负载功率与实际负载功率的差值的变换而自适应调整,提高了对公共负荷合理分配的精确性。最后,在仿真平台上验证了所提策略的正确性和有效性。     

基于线路阻抗辨识的微电网无功均分改进下垂控制策略

在孤岛运行的微电网中,分布式电源(DG)以并联方式运行,在其等效线路阻抗不匹配的情况下,传统的下垂控制难以按无功功率-电压的下垂方式对无功功率进行合理分配。为此,提出了一种基于线路辨识的改进下垂控制来消除无功功率分配的偏差。首先,详细分析了线路参数对传统下垂控制效果的影响;其次,针对单个分布式电源,构建了基于本地信号的线路观测环节,以对分布式电源的连接等效线路阻抗进行精确辨识,并在传统下垂控制中基于线路辨识结果加入了电压补偿项,使它在等效线路阻抗不匹配时,仍能保持无功功率的合理分配;最后,将提出的改进下垂控制策略应用于一个典型的微电网系统,并利用MATLAB/Simulink仿真验证了所提方法在多工况下的正确性和有效性。仿真结果表明:所提出的主动线路观测器可基于本地信号较精确地辨识出等效线路阻抗的实际值,基于该线路辨识结果,可有效对DG等效连接线路的不匹配电压降进行补偿,从而实现无功功率的合理分配;该改进方案无需依靠实时通信系统交换各DG源间的信息,也不需要利用中央控制器发送同步信号来保持改进控制启动的同步性。研究结果证明了所提改进下垂控制策略的有效性。     

微电网控制策略分析研究

为了能够对微电网不同运行模式下分布式电源进行协调控制,在分析单个微电源3种控制方式的基础上,研究了微电网的2种综合控制策略：主从控制策略和对等控制策略。为了验证2种不同的控制策略能使微电网可靠运行,对微电网在并网状态和孤岛状态下及二者状态切换的运行特性进行仿真。通过Matlab仿真,对微电网运行中各 DG 的有功无功功率、母线电压和系统频率曲线的变化规律进行了分析,并对2种不同控制策略的正确性与可行性进行比较。仿真结果表明,2种控制策略都能实现微电网可靠运行,对等控制策略的稳定性高,但其还有许多关键技术问题尚未解决,因而就目前来说,主从控制策略的实用性更强。     

一种含非线性负载的孤岛微电网补偿控制策略

微电网的出现为传统电网朝未来分布式发电系统发展提供了途径。但随着智能电网的发展,与电力电子耦合DG单元相关通信、仪表和控制技术的发展,以及用户用电需求的提高,改善微电网的电能质量成为了一个研究的热点。微电网中非线性负载的存在会引入谐波,导致各种电能质量问题。为了推进微电网的应用,微电网必须能够在不影响系统性能的情况下运行在非线性负载条件下。因此,对含非线性负载的微电网控制策略展开了研究。针对本地负载为非线性负载,公共负载为线性负载的孤岛微电网系统,提出了一种本地谐波本地补偿的控制策略,各DG对本地谐波电流进行补偿,同时实现系统基波有功无功功率的均分。对提出的非线性补偿控制策略,建立了Matlab/Simulink仿真平台,并搭建了基于两台分布式微源并联的实验平台,仿真验证了上述两种控制策略的有效性和可行性。     

基于分层控制的微网无缝切换研究

由分布式发电(DG)单元结合本地负载、储能设备等组成的微电网整合了各分布式发电单元的优势,减弱了对大电网的影响。微电网能够在并网模式与孤岛模式下运行:并网时,系统处于电流源型工作式模输出给定功率;孤岛运行时,DG单元需维持微电网电压和频率稳定。针对微网平滑切换控制方法进行了研究,提出一种适用于分层控制结构的新型控制器,通过控制前后两种控制器在切换瞬间的输出实现平缓变换,可削弱切换暂态过程影响、确保模式切换的平滑性,使系统稳定性得以提高。最后,建立微网系统实验平台对文中所提策略的有效性和可靠性进行实验验证。     

孤岛微网中基于虚拟负阻抗的改进下垂控制

在微电网多逆变器并联系统中,每个分布式电源(DG)与公共接入点(PCC)之间的距离各不相同,导致各个单元的线路阻抗存在差异,此时采用传统下垂控制,无功功率将无法得到有效均分;且由于线路阻抗及下垂控制器的作用,DG单元的输出电压幅值出现较大降落。首先对无功功率无法均分的原因进行了分析,在此基础上,针对传统下垂控制的缺陷提出一种基于虚拟负阻抗的改进下垂控制方法。仿真结果表明,该改进型下垂控制策略既能实现对无功的有效均分,也能有效减小系统的输出电压幅值降落。