基于虚拟阻抗的微网下垂解耦改进控制策略研究

基于下垂控制的微网控制策略,可以实现无信号互联的多逆变型微源并联运行,运行可靠性高,控制结构简单。但传统的下垂控制基于线路的阻抗为感性为主,而实际中微网多并联与中低压配网当中,其线路以电阻性为主,不满足传统下垂解耦控制的要求,影响下垂控制效果。针对这一问题,首先对线路的功率传输特性进行分析,得出下垂解耦控制的条件。其次,在传统下垂控制中加入虚拟阻抗控制,优化线路的阻感比,同时在下垂控制中加入线路阻抗压降,实现无功功率精确分配。最后,在matlab/Simulink环境下搭建微网控制模型,验证控制策略的有效性。     

微网改进下垂控制策略研究

微网孤岛模式下多机并联的控制常采用下垂控制策略。但该策略所提出的解耦控制不适用于线路阻抗不以抗性为主的微网,即上述微网在该控制策略下的安全运行存在隐患。为解决该问题,文中从下垂控制原理出发,对传统下垂控制进行改进,提出带有电压补偿环节的虚拟电抗法,以实现在功率按容量分配的同时,电压不出现大幅跌落。此外,针对传统下垂控制中大负荷或大功率微源投切时的频率越限问题,提出以曲代直的反S下垂控制策略,给出反S型函数所应满足的条件,并仿真验证该策略的有效性。在比较高次幂、指数型和对数型3种反S型函数的基础上,从理论角度论证对数型反S下垂控制的合理性。     

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。     

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。     

微网逆变器并联运行的改进下垂控制策略

逆变器并联系统采用有功-电压频率(P-f)和无功-电压幅值(Q-U)下垂控制方法实现功率均分时,由于采用固定下垂参数,输出电压精度与功率均分效果之间存在矛盾;同时负荷发生剧烈突变时易造成输出电流振荡,从而影响系统的稳定运行。此外,为获得稳定准确的系统功率输出,功率计算环节须引入低通滤波器,低通滤波器的延迟特性将会对系统的动态性能产生影响。为此,提出了一种改进的逆变器自适应下垂控制方法,该方法在传统控制方法基础上分别引入功率与下垂系数的一次函数项和功率与时间的微分项,既实现了下垂系数随功率变化的自适应调节,又及时反映出功率的变化趋势,有效提高了系统的稳定运行性能和动态响应能力。实验结果验证了所提方法的有效性。     

基于改进下垂控制的微网运行控制策略

针对传统下垂控制器在微网并网模式运行时受电网频率或电压幅值波动的影响,难以实现恒功率输出的问题,提出了一种动态调节下垂系数实现恒功率输出的控制策略.同时为平抑微网孤岛模式运行时因连网线路阻抗不同而产生的环流设计了无功环流抑制单元.此外,为了保证微网在运行模式切换时平滑过渡而设计了预同步控制器.所提出的控制策略通过Matlab/Simulink仿真平台验证了其正确性和可行性.     

基于改进下垂法的微网并网控制策略研究

分布式微网并网控制策略研究对提高微网可靠运行有重要意义。针对微网系统孤岛运行时分布式电源间存在环流的问题,设计了无功环流抑制环节以改进下垂控制,通过平移下垂控制曲线实现了分布式电源在并网模式下的恒功率输出,在此基础上设计了并网预同步控制器,以保证并网时不会对电网产生大的冲击电流,最后,在Matlab/Simulink中对微网孤岛运行时无功环流的抑制、微网运行模式切换时的控制及微网并网后的恒功率控制进行了建模仿真,结果验证了改进下垂控制法的正确性和可行性。     

基于改进下垂法的光伏微网有功均分控制策略

光伏微网运行时,由于并联逆变器输出线路阻抗不等,采用传统阻性下垂控制会产生较大有功功率分配误差,针对此问题,提出一种基于虚拟阻抗条件下的自适应下垂控制策略。首先引入虚拟阻抗,消除各支路中的感性成分,使各支路阻性成分近似相等,从而减小输出线路阻抗差异。然后在引入虚拟阻抗的基础上,提出一种改进的自适应下垂控制策略,利用逆变器输出有功功率与无功功率作为反馈信号引进下垂控制方程中,实现有功下垂系数随功率输出的自适应调节,提高有功功率均分精度。仿真与实验结果验证了该策略可基本实现有功功率均分。     

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。     

基于改进下垂控制微网快速平滑并网/离网控制策略

微网在并网与离网两种运行模式进行切换时或造成系统的暂态冲击与振荡,对系统的稳定运行造成严重的后果。本文研究了下垂控制策略应用于微网系统快速平滑并网/离网的可能,提出了参考功率追踪实际计算功率的改进型下垂控制,抑制了微网两种运行模式切换时引起的暂态冲击。在此基础上,设计参考功率控制器在微网孤岛运行时,令参考功率为固定值,...     

基于改进下垂控制微网快速平滑并网/离网控制策略

微网在并网与离网两种运行模式进行切换时或造成系统的暂态冲击与振荡,对系统的稳定运行造成严重的后果。本文研究了下垂控制策略应用于微网系统快速平滑并网/离网的可能,提出了参考功率追踪实际计算功率的改进型下垂控制,抑制了微网两种运行模式切换时引起的暂态冲击。在此基础上,设计参考功率控制器在微网孤岛运行时,令参考功率为固定值,并网/离网转换前令参考功率追踪实际计算功率。在控制器中引入惯性环节,抑制参考功率切换时逆变器输出电流突变带来的冲击。在微网并网运行时,利用大电网钳位作用,切换参考功率值为逆变器输出功率所需值,实现逆变器输出功率可调。最后利用Matlab/Simulink搭建仿真模型,分析并仿真了上述提出的方法。仿真结果表明,本文提出此方法可有效抑制微网运行模式切换引起的暂态冲击,并实现下垂控制下微网并网运行时功率可调。     

基于改进下垂控制的多微网并联运行控制策略研究

多微网并联的电网系统结构复杂、连接方式多样,在并网、解列的过程中由于子微网之间的频率和电压偏差,会在平衡点产生较大的电动力,对系统产生冲击,影响系统的动态稳定。本文针对多微网并网、解列过程中控制精度和动态稳定的问题,基于长距离线路电压降落和电压相角偏移,提出了一种改进的下垂控制方法,减少了系统的电压震荡和频率波动。最后基于Matlab/Simulink建立仿真模型,仿真结果验证了改进控制策略的合理性和有效性。     

直流微网自适应动态下垂控制策略研究

直流微网由于接入分布式能源而具有随机性和不稳定性,为平衡负荷波动,传统直流微网常采用下垂控制策略,但会引起一定范围内的电压偏移,不仅影响系统调节范围,而且会对接入负载产生不良影响。此外,传统下垂控制系数为常数,下垂系数大则电压会远远偏离参考值,下垂系数小则动态性能差。针对以上问题,提出直流微网自适应动态下垂控制策略,不仅具有良好的动态性能而且实现系统电压无静差。将上述控制策略分别进行仿真和实验,结果表明该控制策略可有效实现直流微网的运行稳定。     

低压微网逆变器自适应谐波下垂控制策略

在多个分布式电源逆变器并联于同一公共连接点(PCC)的典型低压微网中,针对各并联逆变器在无通信线情况下难以协调抑制PCC处谐波电压的问题,提出了低压微网逆变器自适应谐波下垂控制策略。将基波鲁棒性下垂控制的思想引入谐波控制,建立和分析了鲁棒性谐波下垂控制的控制框图,并根据鲁棒性下垂控制应用至谐波控制额定工况的特殊性,对其进行简化设计;在此基础上,设计了基于PCC处谐波电压检测的下垂系数自适应调节策略和多准比例谐振(PR)电流跟踪方案。通过PSCAD仿真软件构造了2台逆变器并联运行工况对所提策略进行验证,仿真结果表明,自适应谐波下垂控制策略能将PCC处的谐波电压抑制在设定范围内,并且能按逆变器容量分配谐波功率。搭建了2台逆变器并网运行的实验平台,进一步验证了所提策略的有效性,结果表明所提控制策略能使多台并联逆变器在无通信线和负载电流传感器的情况下,独立、自治地参与微网电能质量治理,并按各自容量抑制PCC处的谐波电压。     

微网分段动态自适应下垂控制策略研究

微电网采用传统下垂控制时,存在着动态调节速度慢、微源功率分配不均、频率电压无法稳定等诸多弊端。为解决以上问题,提出一种分段动态自适应下垂控制策略。通过分段下垂控制增大下垂系数,以提升系统动态响应速度。通过动态下垂控制调节下垂系数,以改善功率分配效果。通过自适应下垂控制平移下垂曲线,以维持频率和电压稳定。对上述控制策略分别进行了仿真和实验,结果验证了分段下垂自适应下垂控制策略的快速性、精确性和稳定性。     

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。     

含光伏源的微网下垂控制策略研究

以含光伏源的微网为研究对象,首先提出了一种适应于并网和离网模式的下垂控制策略,光伏源的控制策略无需随着并离网状态的改变进行切换,可以实现并网平滑转离网.离网后同一母线的各个变流器自动调节功率输出,且功率分配均匀,输出电压质量高;然后提出了预同步控制策略,可以有效减小变流器并网过程的电流冲击,实现离网平滑转并网;最后通过搭建试验平台验证了所提控制策略的可行性和有效性.     

无储能风电微网系统的下垂控制策略

包含分布式风力发电系统的微网孤岛运行时,常采用下垂控制策略。由于风能的随机性,微网中风力发电单元发电功率与下垂控制输出功率不等,需要利用储能装置来均衡功率,维持直流电压恒定。对此,提出了一种改进下垂控制策略。通过检测直流电压,动态平移下垂特性曲线,改变下垂控制平衡工作点,调节下垂控制输出功率,以促进功率均衡,减小直流侧储能装置容量。仿真及实验结果验证了改进下垂控制策略的有效性。     

适用于低压微网中逆变器无功均分的改进下垂控制策略

由于低压微电网在孤岛运行时,往往存在功率耦合及线路阻抗差异等问题,应用传统的下垂控制将难以实现无功功率的精确分配。针对以上问题提出了一种改进下垂控制策略,以消除不匹配的线路阻抗引起的无功功率均分误差。首先,分析了无功功率均分机理,得出线路阻抗与无功功率之间存在的关系,并基于虚拟感抗将等效线路阻抗设计成感性,以实现功率解耦;其次,引入虚拟感抗的自适应环节,并采用无功功率调节其大小,从而达到在不检测线路阻抗参数的条件下,实现补偿线路阻抗差异造成的输出电压差的目的,进而提高无功功率均分精度。最后,在Matlab/Simulink仿真平台及搭建的逆变器并联系统实验平台下,通过对比传统下垂控制和改进下垂控制功率的均分情况,验证所提方法的有效性。仿真和实验结果表明:所提改进下垂控制策略能够基于一个起决定性作用的虚拟感抗以实现功率解耦,通过中央控制器与本地控制器的通信调节虚拟感抗以消除阻抗差异,从而实现无功功率均衡分配;并且该控制方法能够推广到不同容量及多台逆变器并联运行的情况。研究结果证明了该策略能够有效解决低压微网孤岛模式时的无功不均分问题。