基于PSCAD的微电网控制系统建模与仿真

为微电网系统的各种高性能控制策略提供有效的动态仿真与分析平台,并克服Matlab仿真环境下所建模型的动态性能方面存在的不足,文章采用PSCAD仿真软件建立了微电网控制系统的动态仿真模型。文章中微电网在并网模式下采用PQ控制,孤岛模式下采用Droop控制。在PSCAD中分别建立控制系统模型,并对处于不同运行模式下的系统进行仿真研究,验证了控制系统模型的有效性。     

微电网平滑切换中变流器的控制策略仿真研究

微电网系统并网与孤岛运行方式的平滑切换,是实现微电网经济、技术优势的关键,也是保证系统安全稳定运行、区域内重要负荷供电质量的重要手段。文章介绍了微电网系统中微电源变流器的控制方法与控制器结构,基于PSCAD/EMTDC仿真软件建立了含光储微电网模型,研究了微电网系统中变流器的PQ控制、V/f控制及两者间的平滑切换控制策略,对微电网的并离网转换、孤岛检测进行了仿真分析。仿真结果证明,所提出的微电网变流器控制策略有效实现了微电网的平滑切换。     

微电网孤岛模式下无功分配及电压优化分层控制策略

针对在微电网孤岛模式下并联运行的分布式电源采用传统下垂控制策略时存在无功功率受并网线路阻抗影响较大、电压偏离额定值等问题,提出了微电网孤岛模式下无功分配及电压优化分层控制策略,将微电网优化控制过程分为两层:初级控制层针对分布式电源无功功率受并网线路阻抗影响较大问题,提出变系数法下垂控制策略,根据下垂特性和线路特性约束方程调整下垂系数,实现无功功率精确分配;二级控制层应用多智能体一致性算法维持微电网电压稳定。仿真模型使用PSCAD/EMTDC搭建,结果表明,分层优化策略使无功功率合理分配的同时提高了微电网电压水平。     

基于分层控制的孤岛微电网储能优化控制策略

针对直流微网在储能控制策略中所采用的传统下垂控制方法,存在功率输出不均、母线电压跌落等问题,提出了微电网在孤岛模式下储能装置稳定直流母线和负荷恒功率运行的分层控制策略,将微电网优化控制过程分为两层:一级控制层下的储能作为微电网主要能量分配的装置,提出了基于双闭环的下垂控制策略,将储能电池变换器通过P-f、Q-u进行双层...     

基于Matlab/Simulink的分布式电源控制方法

分布式电源控制是实现微电网控制及可靠运行的前提。利用Matlab/Simulink仿真环境,根据PQ、V/f、Droop3种典型微电源控制方法的基本原理,建立了仿真模型。在分析原理的基础上,通过仿真算例,验证了各模型的正确性和有效性。仿真结果表明：PQ控制可实现微电源有功和无功功率的指定控制;V/f 控制实现了负荷功率变化时不同微电源间变化功率的共享,且在微电网孤岛运行时能为微电网系统提供电压和频率支撑;Droop控制模型能够实现功率共享并保证频率和电压的稳定。所建立的模型可以用于分布式电源并网或接入微电网运行控制问题的研究,具有一定的通用性和拓展性。     

基于改进下垂法的光伏微电网并网控制策略研究

基于光伏发电的特点,分别提出了光伏微网孤岛运行、并网运行模式下的电压型下垂法控制策略。实现了其在孤岛模式下的切入负荷的均匀分配和自身稳定运行,以及并网模式下的直流母线电压稳定和最大功率输出。针对由孤岛模式到并网模式切换瞬间对配电网造成冲击的问题,设计了基于改进下垂法控制的预同步器,确保光伏微网的安全并网。基于Matlab/Simulink的仿真实验,验证了所提控制策略的正确性、可行性和有效性。     

微电网并网/孤岛转换安全域分析

微电网并网运行状态进行安全域分类,能够确保微电网在发生非计划孤岛时能够转换成功。文章提出了并网运行过程中转换安全域的概念,提出了从功率空间映射到向量空间的孤岛安全域的分析方法,采用微电网总有功/无功作为孤岛转换稳定判据,减小了判定维度,在微电网仿真平台通过时域仿真确定在不同运行方式下的电压及频率波动情况。最后依据电压/频率波动限值,采用最小二乘支持向量机方式进行模式识别,给出了固定参数的微电网并网/孤岛转换安全域。     

直流微电网储能装置双向DC-DC变换器参数自适应反步控制

储能装置是支撑微电网灵活运行的关键.包含储能装置的直流微电网高度电力电子化,呈现强非线性特征,且系统参数时变.针对分布式电源功率波动引起的孤岛型直流微电网母线电压波动问题,采用蓄电池作为系统功率平衡装置,基于参数自适应反步方法设计了储能装置充放电控制器.首先,基于戴维南等效模型建立了蓄电池和Buck/Boost变换器组...     

基于混合储能的直流微电网孤岛运行控制策略研究

分布式能源越来越受到人们的重视,但由于分布式能源发电的不稳定性特点,也加大了大电网的波动风险。微电网能够弥补分布式电源的缺点,减轻大量入网对电力系统的影响。由于微电网运行中,负载不断变化导致母线电压波动,因此维持母线电压稳定,将有利于微电网平稳运行。为提高微电网的经济性与可靠性,采用锂蓄电池-超级电容混合储能系统,并针对混合储能系统的直流微电网孤岛运行策略进行研究。根据微电网储能系统、锂蓄电池储能和超级电容器储能等基本原理,针对孤岛运行模式下微电网母线电压波动及储能系统运行性能下降的问题,设计了一种基于混合储能的直流微电网孤岛运行状态下的控制策略。用电压电流双闭环的储能系统控制方式,以DC-DC变换器进行功率分配,锂蓄电池对低频部分功率进行补偿,高频部分功率由超级电容器补偿。同时该混合储能系统能有效减少锂蓄电池充放电变化,避免过充过放现象的发生。通过Matlab/Simulink软件搭建仿真平台进行仿真模拟,证实了所设计的控制策略在稳定母线电压,避免蓄电池频繁充放电及过充过放现象中具有良好的优化作用。     

光伏直流微电网超级电容储能控制策略研究

光伏直流微电网有离网和并网两种工作模式。离网模式下,由于负荷及分布式电源功率变化,导致母线电压波动;并网模式下,微电网输入功率变动以及非线性负载产生的低次谐波会使并网电流脉动,影响电能质量。文章提出了基于超级电容的储能控制方案,利用超级电容的快速充放电特性,离网运行时在传统双闭环控制方案中加入电压的功率微分控制,稳定直流母线电压的波动;并网模式时提出一种并网电流脉动补偿控制方案,降低并网电流的脉动,提高电能质量。最后,仿真建模验证了所提控制方案能有效解决直流母线电压波动及并网电流脉动的问题。     

基于改进型恒压控制与直流电压控制的交流微网协调控制方法研究

PQ控制、下垂控制与交流微网中光伏发电、风力发电等微电源之间存在协调性差问题,该文通过采用交流微网的直流电压控制策略,可使直流电压控制与光伏发电、风力发电之间的配合与协调更好,但当采用直流电压控制时,光伏发电、风力发电微电源的恒压控制策略就无法实现,为此改进恒压控制策略,提出基于改进型恒压控制与直流电压控制的交流微网的协调控制策略。Matlab/Simulink仿真结果验证了该文所提控制策略的有效性和可行性。     

一种基于VSG技术的混合微电网控制策略

针对混合微电网易受负荷和电源波动影响的问题,提出一种基于虚拟同步发电机技术的混合微电网控制策略,增强混合微电网的惯性能够平抑频率和电压突变,同时,联络换流器(interfacing converter,IC)根据2个子网的需要进行功率交换。建立IC控制的小信号模型,推导负荷及电源变化与传输功率之间的传递函数。分析系统的动态性能,确定控制参数的选取方法。最后,仿真与实验验证所提算法能够改善混合微电网的动态性能,增强电网的稳定性。     

大型变速恒频风力发电机组建模与仿真

基于SIMULND技术,利用双馈感应发电机、风力机、电压型变流器、电压型逆变器的数学模型建立了相应的仿真模型;并对定子侧直接与50Hz电网连接,转子侧连接AC/DC/AC变流器的典型变速恒频风力发电系统进行了仿真验证.几个单独的风力发电系统子系统可以通过级联的方式构成大型风力发电场来模拟整个电网的运行情况.仿真结果表明,DFIG仿真模型的正确性和验证大型风电场的有效性.     

Combined operation of DC isolated distribution and PV systems for supplying unbalanced AC loads

This paper describes a DC isolated network which is fed by distributed generation (DG) from photovoltaic (PV) renewable sources to supply unbalanced AC loads. The battery energy storage bank has been connected to the DC network via DC/DC converter called storage converter to control the network voltage and optimize the operation of the PV generation units. The PV units are connected to the DC network via its own DC/DC converter called PV converter to ensure the required power flow. The unbalanced AC loads are connected to the DC network via its own DC/AC converter called load converter without transformer. This paper proposes a novel control strategy for storage converter which has a DC voltage droop regulator. Also a novel control system based on Clarke and Park rotating frame has been proposed for load converters. In this paper, the proposed operation method is demonstrated by simulation of power transfer between PV units, unbalanced AC loads and battery units. The simulation results based on PSCAD/EMTDC software show that DC isolated distribution system including PV units can provide the balanced voltages to supply unbalanced AC loads.     

Research on control strategy of energy storage converter based on super capacitor

为了对储能逆变器在不平衡与非线性负载时的输出电压的谐波进行抑制,本文针对双级式逆变器拓扑建立数学模型,基于模型分析了直流电容中点电压波动对逆变器输出的影响,以及不平衡输出电流和谐波电流对直流电容中点电压影响的机理,进而提出了该拓扑逆变器在不平衡和非线性负载情况下抑制交流输出电压不平衡和零序谐波的抑制策略。最后建立了MATLAB仿真模型对该控制策略进行了理论验证,并在80 kW样机上进行了实验验证,仿真和实验结果都表明了该控制策略的有效性。     

Load flow analysis for variable speed offshore wind farms

A serial AC?DC integrated load flow algorithm for variable speed offshore wind farms is proposed. It divides the electrical system of a wind farm into several local networks, and different load flow methods are used for these local networks sequentially. This method is fast, more accurate, and many factors such as the different wind farm configurations, the control of wind turbines and the power losses of pulse width modulation converters are considered. The DC/DC converter model is proposed and integrated into load flow algorithm by modifying the Jacobian matrix. Two iterative methods are proposed and integrated into the load flow algorithm: one takes into account the control strategy of converters and the other considers the power losses of converters. In addition, different types of variable speed wind turbine systems with different control methods are investigated. Finally, the method is demonstrated using an 80-MW offshore wind farm.     

高压直流输电系统运行特性及故障影响的仿真研究

直流输电系统的暂稳态仿真对于电力系统研究规划和设计运行等起着重要的作用．为了能较好地反映扰动下交直流系统间的相互作用,在MATLAB／Simulink软件环境下,针对高压直流输电（HVDC）系统及其变换器建立了详细的模型,进行了系统的稳态、电流参考值突变和直流联络线上的故障仿真,给出了相应的仿真波形,分析了直流输电系统中交直流系统间和直流系统间的复杂动态特性,为进一步研究HVDC系统运行稳定性提供了依据和基础．     

考虑风电不确定性的交直流混联系统同质化能量函数模型

交直流混联电网是电网发展的新形态,如何有效保障交直流混联系统安稳运行是重大而紧迫的国家需求。文章针对含大规模风电的交直流混联系统稳定性问题,提出考虑风电波动不确定性的交直流混联弱送端系统同质化能量函数模型。首先,研究含大规模风电的交直流混联弱送端系统潮流方程;其次,建立含风电的交直流混联系统支路暂态势能函数模型,研究交直流混联系统功角稳定机理,建立基于同质化能量函数模型;在此基础上,提出基于同质化能量函数的电力系统稳定性评估模型,并推导交直流混联系统稳定性判据;最后,以北方某区域交直流混联系统为仿真算例,验证所提模型的有效性,为含大规模新能源的交直流混联系统的稳定性控制提供理论依据。     

三端口LLC谐振型变换器研究

为解决多个变换器引起的能量损耗问题,提出一种三端口LLC谐振型结构的变换器,可实现同时向负载端和储能端供能.建立基波近似(FHA)模型,分析变换器的增益特性.传统的脉冲宽度调制(PWM)策略无法实现宽范围零电压开关(ZVS)技术,现有的脉冲频率调制(PFM)控制策略需要复杂的建模过程.研究中设计了改进的PWM-PFM混...     

基于模糊PI控制的海上风电柔性直流输电整流器研究

为提高海上风电柔性直流输电电压等级,抑制直流侧电压跌落和闪变,将三相电压源变流器用于送端整流器。采用多个功率单元级联的拓扑结构,电流内环采用PI解耦控制、电压外环模糊PI调节双闭环控制方式。分析了变流器数学模型,建立了MATLAB／Simulink仿真模型,实现了电压级联输出．在线PI参数整定。仿真结果验证了该系统在海上风电柔性直流输电应用中的有效性。