基于本地自适应调节的交直流混合微电网全局协调控制

针对交直流混合微电网,提出了一种基于本地自适应调节的微电网全局协调控制策略。对直流子微网内的分布式电源(DG)设计模糊自适应下垂控制,通过自动调节下垂系数消除线路阻抗的影响,实现直流子微电网内部有功功率的精确分配。对交流子微电网内的分布式电源,设计基于同步补偿的改进下垂控制,从而消除线路阻抗的影响,保证有功功率均分的同时实现无功功率均分。在本地调节的基础上,设计计及储能参与的混合微电网全局协调控制策略,消除频率/电压偏差并恢复至额定值,实现交直流子微网间、子微网与储能系统间功率的合理流动和自主分配。与此同时制定功率交换控制规则,以避免不必要的功率交换,降低了功率损耗并延长了储能寿命。运用MATLAB/SimuLink仿真平台,对所设计控制策略的有效性进行验证。     

一种具有网络自适应能力的分布式电源改进下垂控制策略

微电网孤岛运行时,分布式电源可采用下垂控制模拟传统同步发电机功率分配机制,但由于馈线阻抗不一致、本地负荷不匹配等因素的影响,各分布式电源难以按照下垂系数合理分配负荷功率,产生功率分配偏差。针对此问题,首先分析了网络端口特性差异对下垂控制功率分配的影响,并提出了一种具有网络自适应能力的分布式电源改进下垂控制策略,利用微电网中央控制器获取分布式电源输出的有功信息,并对阻性下垂控制进行积分改造,以补偿逆变器输出电压参考值的差异,从而实现有功负荷的精准分配。所提控制策略具有良好的网络自适应能力,可适用于复杂结构的微电网,且受通信延迟和故障的影响小。仿真和硬件在环半实物实验结果验证了所提控制策略的正确性和有效性。     

低压微电网平滑切换控制策略研究

为了避免微电网并网与孤岛运行模式控制策略的切换,实现微电网并网模式和孤岛模式之间的平滑切换,研究在低压微电网下垂特性的基础上,提出了一种采用外环功率控制和内环电压电流双环控制的三环控制策略,实现并网时基于下垂控制的间接恒功率控制,孤岛时分布式电源自动调节功率输出,并设计了微电网同步并网控制器,有效地减少了微电网过渡过程产生的冲击。仿真结果表明,所提微电网逆变器控制策略运行稳定,运行模式之间能平滑切换。     

自适应高通滤波下垂控制的孤岛直流微电网功率分配控制

直流微电网孤岛运行时,由于不匹配线路阻抗及本地负荷因素的影响,传统“电压-功率”下垂控制难以使得各分布式电源按照下垂系数精确分配负荷功率。提出了一种基于自适应高通滤波下垂控制的孤岛直流微电网功率分配控制策略。通过在分布式电源下垂控制中引入采样保持器,根据采样保持器输出结果不断自适应地修改下垂系数,进而减小分布式电源实际输出功率与期望输出功率的偏差,同时高通滤波控制也有效提高了母线电压质量。最后基于 RTDS 仿真平台搭建不同工况下的实验模型,实验结果验证了所设计控制策略的有效性。     

基于虚拟感抗与变下垂系数的逆变器并联策略

低压孤岛微网中分布式电源(DG)并联运行时,往往存在功率耦合和线路阻抗不平衡等问题,导致传统下垂控制逆变器功率分配及环流抑制效果一般。对此,提出一种基于虚拟感抗与可变下垂系数的逆变器并联控制策略。通过引入虚拟感抗实现有功功率和无功功率的解耦控制,使逆变器适用下垂控制方程;利用低带宽通信进行在线监测无功分配控制,实现自适应调整下垂系数,以消除线路阻抗不平衡对无功分配的影响。实验表明该策略具有较强功率分配特性和环流抑制能力,无需线路阻抗参数信息,具有快速、实时和可靠等优势。     

并联逆变器改进下垂控制策略分析

逆变器作为分布式电源和交流母线的连接载体,能够将分布式电源的能量输送至大电网,为了使逆变器输出电能满足供电需求,需要采取相应的控制策略。针对微电网线路阻抗不匹配,传统下垂控制功率分配失衡的问题,提出了一种基于动态虚拟感抗的改进下垂控制策略,该策略无需获取线路阻抗信息,用一种新的方法计算动态电感,优化线路阻抗比以及提升功率分配精度,同时减小电压差、抑制环流,降低了系统复杂性。在Matlab/Simulink中搭建系统模型,对比不同控制策略下的仿真结果,验证了该策略的有效性。     

微电网中基于复合虚拟阻抗的同步电压源控制策略研究

传统的基于下垂特性曲线的同步电压源控制没有考虑分布式电源之间线路阻抗的影响,直接应用于微电网中分布式电源的控制,会影响系统的稳定性和功率均分。本文提出了一种基于复合虚拟阻抗的改进同步电压源控制,引入复合虚拟阻抗削弱线路阻抗模型中阻性成分带来的功率耦合,引入公共负荷点电压反馈,通过改进电压/无功下垂控制解决线路阻抗标么值不等带来的无功功率均分问题。采用改进的同步电压源控制能够实现系统功率的准确均分,并且改善系统的供电质量。仿真结果验证了本文控制算法的有效性。     

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。     

独立型微电网中基于虚拟阻抗的改进下垂控制

传统的下垂控制没有考虑逆变器之间线路阻抗的影响,直接应用于独立型微电网中分布式电源的控制,会影响系统的稳定性和功率均分。首先详细分析了采用传统下垂控制不能实现功率均分的原因,指出系统的线路阻抗和逆变器的额定容量成反比是传统下垂控制实现功率均分的充要条件;其次,提出了一种基于虚拟阻抗的改进下垂控制策略,引入虚拟电抗削弱线路阻抗模型中的阻性成分带来的功率耦合,引入系统电压反馈,通过改进电压/无功下垂控制解决线路阻抗不平衡带来的无功功率均分问题。采用该下垂控制能够实现系统功率的准确均分,并且改善系统的供电质量。仿真结果验证了该控制算法的有效性。     

基于自适应虚拟阻抗的改进下垂控制器设计

微电网在孤岛运行模式下,系统中各分布式发电单元由于输出线路阻抗差异,导致输出功率难以进行合理分配,影响系统的稳定性。为实现孤岛微电网中各分布式电源在输出阻抗不匹配情况下能合理按容分配功率,分析了并联逆变器功率分配的影响因素,提出了一种基于自适应虚拟阻抗的改进下垂控制策略,并通过收敛性分析验证了其可行性。该策略根据功率分配比偏差,自适应调整虚拟阻抗与电压相角,从而实现功率按容分配。仿真及实验表明,所提改进下垂控制策略能实现各分布式电源输出功率的合理分配,且克服了传统下垂控制中功率分配对母线电压角频率的影响,提高了系统的稳态性能。     

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.     

微网逆变器无功出力按容量分配的改进控制策略

为了解决馈线阻抗不一致导致的微网逆变器无功出力不能均分的问题,提出了一种基于电流下垂控制的改进控制策略。通过测量和计算公共耦合点(Point of Common Coupling, PCC)处的无功电流按额定容量权重所得值,作为所有逆变器的基准值,并由母线信息控制改进的微积分控制器的使能,精确调节无功电流下垂曲线的电压偏置。该方法能够避免馈线阻抗造成的电压跌落,使逆变器按容量分配负荷,对通信依赖程度低,且消除周期功率延迟,具有良好的自适应能力和稳定性。仿真和实验也充分证明了所提控制策略的正确性和可行性。     

微网系统稳定运行及模式平滑切换研究

提出了一种基于对等结构的控制策略,实现微网系统在并网和孤岛两种模式下的稳定运行和平滑切换。稳定运行时的多环控制策略包含电压-相角下垂控制、虚拟阻抗控制和电压电流双环控制,可按逆变器额定容量之比精确分配负荷功率,保持系统电压幅值、频率的稳定。并网时采用基于双二阶广义积分器及锁频环的电压同步策略,使微网的电压幅值、相角快速向主网同步,从而平滑并网。解列时设计了功率同步策略,通过降低微网与主网间的交互功率,抑制切换时的功率冲击。仿真结果表明,所提控制策略能够保证微网系统的稳定运行,同时在过渡模式下,减小网络冲击,稳定系统频率,实现模式平滑切换。     

一种基于拉格朗日插值的微网虚拟功率下垂控制方法

低压微电网线路阻性成分大,下垂控制的直接应用会导致功率的耦合问题,而经过坐标变换后的虚拟功率下垂控制方法可以实现功率的解耦控制。针对采用固定的虚拟功率下垂系数无法保证微网孤岛运行时的频率与电压质量的问题,提出了一种基于拉格朗日插值方法的虚拟功率下垂控制策略,可以保证当微源的输出功率不超过允许范围时,其频率与电压符合电能质量要求。为了实现并联微源输出功率的合理分配,加入了功率分配鲁棒控制方法,使得虚拟无功功率的分配不受线路阻抗影响。利用该方案对通过不同线路并联的两台同容量逆变器并联进行了仿真,并与固定下垂系数方法进行了对比分析。结果表明,新型下垂控制方法可以保证优质的电能质量与并联微源间功率的合理分配。     

基于多智能体一致性的微电网无功功率分配方法研究

在孤岛运行的微电网中,由于各分布式电源到公共母线的距离和网络结构差异,导致采用传统下垂控制的分布式电源难以按其额定容量分担负荷。为此,提出一种基于多智能体一致性的分布式无功功率控制策略,各分布式电源通过通信网络,接收邻近微电源无功功率。应用动态一致性算法对无功功率差值进行迭代求和,再利用比例-积分器对下垂特性曲线的参考额定电压幅值进行自适应补偿。该策略在实现无功功率合理分配的同时,降低了系统对通信线路的要求,提高了系统的可靠性。     

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。     

一种基于一致性算法的改进下垂控制策略

当微电网运行于孤岛模式时,分布式电源可通过下垂控制实现功率的自主分配。由于传统的基于解耦模型的下垂控制忽略了线路阻抗不一致的影响,从而导致功率分配不均以及环流的问题,影响了分布式电源的效率,甚至会造成分布式电源过载。针对以上问题,提出一种基于一致性算法的改进下垂控制策略。该方法利用相邻通信获取逆变器输出无功信息,本地控制器通过一致性算法对各逆变器间无功差值进行动态修正直至偏差趋于零,在减少通信量的同时实现了无功功率的精确分配。在Matlab/Simulink仿真平台搭建模型,通过与传统控制策略的比较,验证了所提控制策略的有效性。     

一种改进的分布式电源无功功率精确分配下垂控制策略

由于独立运行的微网中馈线阻抗不匹配,采用传统下垂控制策略的分布式电源难以精确地分配输出功率。针对该问题,提出了一种改进的分布式电源无功功率精确分配下垂控制策略。在该策略中,中心控制器采用低带宽通信向各个分布式电源发送交流母线电压偏离补偿信号,分布式电源的本地控制器获取该补偿信号后,通过积分构造出输出电压的幅值参考。采用所提出的下垂控制策略,各分布式电源在实现无功功率精确分配的同时,可以有效消除交流母线的电压降,将母线电压恢复至额定值。仿真结果表明,所提出的改进下垂控制策略在复阻抗特性馈线微网中具有一定的有效性和可行性。     

基于Washout滤波器的虚拟同步发电机新型控制方法研究

虚拟同步发电机(Virtual Synchronous Generator,VSG)控制策略能使逆变器模拟同步发电机运行机制,有利于改善系统稳定性,已成为逆变器控制技术的热点问题之一。首先对VSG的结构进行详细的分析,包括电压电流双环的解耦控制、有功功率和无功功率的下垂控制以及同步发电机的建模等。然后在此基础上提出了一种基于Washout滤波器特性的新型VSC控制方案。最后通过Matlab仿真结果验证了所提的VSG控制方法的有效性和可行性,并说明了新的控制方案可以改善微电网系统的频率与电压,提高微电网的适应性和电能质量。     

基于可控等效输出阻抗的微网逆变器并联特性研究

针对低压微网中采用传统下垂控制的并联逆变器功率均分效果差以及母线电压和频率偏移问题,分析了并联逆变器的环流和功率输出特性,提出一种基于可控等效输出阻抗的微网逆变器并联控制策略。该策略实现了逆变器等效输出阻抗的精确可控,且具有虚拟同步发电机的基本特性,逆变器等效电压源的频率和相位能够实现自同步功能,在不需要功率环的情况下间接实现了并联逆变器功率均分且具有环流抑制能力。通过设计电压二次调节控制,消除了微网母线电压和频率的偏移问题。仿真结果验证了所提控制策略的可行性和有效性。