微电网变流器无主从并联控制的应用

深入研究了变流器在微电网中无主从并联运行的输出特性、并/离网之间的切换过程中功率的跟随及离网状态下的稳定运行等问题,设计了以DSP28335为硬件核心,以改进式下垂控制为控制策略的变流器控制器。通过试验验证两台并联DG变流器在并/离网切换时可根据下垂特性曲线调节输出电压的幅值和频率,并严格按照各自的下垂特性曲线合理分担负载功率;带下垂控制的电压源型变流器(VSC)可与传统电流源型并网变流器在并/离网条件下稳定并联运行,这为带下垂控制的VSC的应用推广提供了试验支持,且基于P-F,Q-U下垂特性设计的VSC可实现稳态条件下的输出功率限幅功能。     

一种单相逆变器并离网切换的统一控制策略

分布式能源系统中,逆变器通常具有并网运行与孤岛运行两种模式。当逆变器并网运行时,一般表现为电流源特性,向电网输送功率;当逆变器孤岛运行时,一般表现为电压源特性,控制本地电网电压与频率稳定;逆变器并离网切换过程时需进行两种控制模式的模式切换。提出一种基于下垂控制的单相逆变器统一控制策略,构造一种电压源电网支撑型逆变器,在并网与离网模式下均可稳定运行,从而实现并离网工况的无缝切换。建立逆变器阻抗模型,基于阻抗模型设计了下垂控制策略和下垂曲线,给出了逆变器并离网切换的控制逻辑,构建了实验样机,通过实验验证了所提出的理论分析和控制策略的可行性。     

微网用分布式电源变流器下垂特性控制策略

分析了微网用分布式电源变流器的工作原理和基于基波电压的等效模型,提出了一种新的微网用分布式电源变流器控制策略。其中基于电压源输出特性的内环电压矢量控制策略,实现了变流器从并网状态到离网状态的无缝切换;基于下垂特性的外环功率控制策略,保证了微网内多台分布式电源变流器的无互联信号线并联应用;基于平移下垂特性曲线的电网二次同步控制策略,实现了变流器离网状态到并网状态的无缝切换。本文对所提出的这一控制策略进行了详细的理论分析,并利用多台容量为25kVA的微网用分布式电源变流器组成的微网系统实验电路,通过实验结果验证了这一控制策略的可行性。     

直流微网双向DC/AC变流器的协调控制

直流微网并网运行时,常通过多个双向DC/AC变流器实现与大电网的互联.为实现该工况下系统稳定运行并解决多台双向DC/AC变流器并联功率分配问题,提出了一种双向DC/AC变流器的交流功率-直流电压下垂控制方法.该方法通过测量变流器交流侧有功功率,按照预设下垂曲线调节直流侧电压指令值,实现直流微网与电网功率双向流动,以及多...     

基于储能变流器的微电网稳定控制策略

微电网是一种将分布式电源、储能装置、变流器、负荷以及监控保护装置有机整合在一起的小型发、配、用电系统。微电网运行方式复杂,为维持微电网电压和频率的稳定,提出一种基于储能变流器的下垂控制与恒频恒压（V f）控制相结合的微电网稳定控制策略。微电网并网运行时,储能变流器采用下垂控制;微电网离网运行时,若电压和频率在设定的范围内,储能变流器仍然采用下垂控制,若超出设定范围,储能变流器采用V f控制。仿真结果表明,提出的控制策略在微电网并网运行、离网运行、以及并/离网切换过程中均能维持微电网电压和频率的稳定。     

独立光储直流微电网分层协调控制

针对独立运行的光储直流微电网,提出分层协调控制策略。第一层控制光伏和储能系统等单元独立运行,且各单元变流器可依次对母线电压进行自动调节。采用自适应下垂控制协调多组储能来稳定母线电压并根据最大功率和荷电状态自动协调不同储能电池之间的负荷功率分配。当独立直流微电网中所需储能系统充电功率超过其最大允许功率时,光伏系统由最大功率跟踪控制切换为下垂模式控制母线电压稳定,且不同光伏单元可根据各自最大功率自动分配负荷功率,同时采用电压前馈补偿控制动态调整下垂控制器的参考电压将母线电压提升至额定值。为了提高运行效率并增强直流母线电压的稳定性,第二层控制根据母线电压协调不同变流器的工作方式,确保不同工作模式下均有变流器根据电压下垂特性控制直流电压来维持系统内的有功功率平衡。最后在Matlab/Simulink搭建仿真模块,分别验证在三种不同工作模式下所设计分层控制策略的有效性。仿真结果表明,该分层控制可实现独立直流微电网的稳定运行。     

船舶供电变流器柔性并/离网控制及输出电压谐波抑制策略

首先提出根据船舶供电变流器并/离网状态反馈分别进行电流控制、电压控制的模式切换控制方法,实现了离网模式下输出电压快速响应以及并网模式下与电网交互功率的可控转移;其次基于调幅、调频的预同步控制以及电压电流双闭环控制共用比例积分调节器,保证了控制模式切换时积分量的平滑过渡,实现了供电变流器柔性并/离网;然后引入基于多重降阶广义积分器(ROGI)并联的方法实现对输出电压不平衡以及5次和7次谐波的抑制,通过在离散域直接设计ROGI控制参数,避免了数字化过程导致控制器性能偏差;最后搭建了某型船舶直流组网电力推进系统供电变流器的实验平台对所提控制方法的正确性和有效性进行了验证.     

基于改进非线性下垂控制的微电网并/离网切换技术研究

双模式并/离网切换过程中由于控制指令突变产生电压、电流畸变现象,对电网造成不良影响。而传统的下垂控制虽然避免了双模式出现的问题,但它是一种有差调节,也会产生一定的功率波动,影响电网的稳定。因此本文在分析上述问题的基础上提出一种改进的并/离网下垂单模式切换控制策略,即在切换前对逆变器输出电压幅值、频率和功率进行预同步,在切换过程中利用改进的非线性下垂曲线进行控制。实现了并/离网平滑无缝切换。实验仿真结果验证了所提策略的可行性。     

微网稳定运行与模式平滑切换综合控制策略

提出一种基于下垂控制的微电网稳定运行与模式平滑切换综合控制策略。经理论分析和仿真得到结论:(1)所设计LCL-VSC型微源闭环解耦控制系统,由于包含全部LCL滤波参数,高频谐波抑制能力较强;(2)所提基于自适应功率补偿的无功-电压和有功-频率稳定控制策略,能够有效抑制微网孤岛模式下负载对系统电压、频率的扰动;(3)所提微网运行模式平滑切换控制策略,可实现模式切换时电压、频率和功率的平滑过渡。所提并网相位同步控制方法,由于融入了大电网电压锁相控制功能,取消了电网电压锁相环,并且,采取的相位调节方法消除了传统频率调节法对频率下垂控制的影响;所提离网功率同步控制方法,实现了离网瞬间微网输出功率与负载功率的同步,在稳定微网电压和频率的同时,确保电力开关的零负荷分断。     

基于下垂控制与MPPT的电压源型光伏并网逆变器

首先基于下垂控制,实现逆变器电压源控制,在单级光伏逆变器结构中,将最大功率点跟踪(MPPT)控制嵌入到下垂控制中,提出一种有功功率内环、直流电压外环的控制方法,实现了并网过程中直流电压调整的快速性和稳定性。最后通过仿真和实验分别验证了上述设计的正确性,实现了光伏并网逆变器电压源控制下的并网、离网运行模式无缝切换和MPPT跟踪。     

考虑交流电网调节能力的VSC-MTDC改进下垂控制方法

多端柔性直流输电系统的现有下垂控制方法可以将直流网络的不平衡功率在各换流站间进行合理分配,但忽略了各换流站交流侧系统的承受能力,无法根据交流侧系统的暂态响应情况来灵活调节各换流站所分配的不平衡功率量。因此,该文提出一种考虑交流电网调节能力的多端柔性直流网络改进下垂控制方法,该方法根据扰动后交流侧电网的频率偏移情况来自动调节下垂控制的斜率系数,在不改变控制器结构的前提下,可使直流侧的不平衡功率在各交流电网中得到更为灵活合理的分配。在实时数字仿真器（real-time digital simulator, RTDS）平台搭建了仿真模型,通过与固定斜率下垂控制方法和考虑功率裕度的自适应下垂控制方法进行对比,验证了该改进控制方法的有效性和优越性。     

适用于新能源并网的VSC-MTDC系统协调控制策略

针对新能源并网的多端柔性直流（voltage source converter multi-terminal direct current,VSC-MTDC）输电系统中各换流站之间功率协调控制的问题,提出一种适用于新能源并网的VSC-MTDC系统协调控制策略。该策略将主从控制与下垂控制相结合,通过多个换流站分担采用定直流电压控制的主换流站有功功率的方式,使主换流站不易达到满载,协调了多个换流站的有功功率容量,尤其适用于新能源并网时出力的频繁性与间歇性变化;当主换流站满载或退出运行时,其余不平衡功率由采用自适应下垂控制的换流站承担,自适应下垂控制根据换流站的功率裕度将系统中的不平衡功率进行合理分配。考虑多个换流站间直流电压存在误差,通过对直流电压极限值进行调节,可以最大限度地利用换流站的有功功率容量,维持直流电压稳定。仿真结果验证了所提控制策略的可行性和有效性。     

高压柔性直流电网分层协同自适应下垂控制

为实现直流电网的潮流优化及扰动后不平衡功率的合理分配,提出一种直流电网分层协同自适应下垂控制策略。其中,系统控制层基于各站直流电压、有功功率等信息,以直流电网运行中网损和直流电压偏差最小为优化目标,实时分析并优化各站的直流电压、有功功率指令,以实现稳态时直流电网潮流最优;换流站控制层以本地信号为依据,综合考虑各换流站功率裕度以及电压偏差影响,通过实时自适应调整下垂系数,合理分配扰动后直流电网内部的不平衡功率,同时减小直流电压的偏差。系统控制层的指令值优化与换流站控制层的下垂系数优化协同作用,实现直流电网功率的协调控制。以七端直流电网为例的仿真结果验证了所提策略的有效性和优越性。     

支撑城市电网分区互联的柔性直流优化控制技术

针对城市电网分层分区网架供电能力不足、负载不均衡、安全可靠性差等问题,提出一种支撑城市电网分区互联的柔性直流优化控制策略。首先,针对城市电网安全经济运行需求建立了稳态和暂态优化控制目标;其次,建立了计及负载均衡和网络损耗的综合评价指标,采用逐步逼近法快速求解柔性直流最优功率,以实现稳态下城市电网潮流最优控制;设计了基于换流站功率裕度的多端柔性直流自适应下垂控制策略,合理分配故障后各分区紧急功率支援,同时减小直流电压偏差。以郑州城市电网实际算例仿真验证了所提方法的有效性和工程实用性。     

基于模糊逻辑的柔性多状态开关协调控制策略

为抑制系统干扰对多端柔性多状态开关(FMS)直流侧电压及交流侧输出功率的影响,提出一种基于模糊逻辑的新型协调控制策略.文中设置定直流电压控制端口与下垂控制端口,从直流电压稳态偏差和系统稳定时间入手,分析不同工况下系统对下垂系数的需求;之后,设计出一种基于模糊逻辑的可变下垂系数,可根据直流电压的偏差大小及其变化趋势实时改变,以加快系统稳定过程,避免下垂系数设置不当对系统控制性能的影响;最后,在MATLAB/Simulink平台中搭建了基于模块化多电平变流器的四端口FMS模型,通过与传统协调控制策略的仿真对比,验证了所提策略的有效性.     

Research on power control strategy ofhousehold-level electric power routerbased on hybrid energy storage droopcontrol

In the light of user-side energy power control requirements, a power control strategy for a household-level EPR based on HES droop control is proposed, focusing on the on-grid, off-grid and seamless switching process. The system operating states are divided based on the DC bus voltage information with one converter used as a slack terminal to stabilize the DC bus voltage and the other converters as power terminals. In the on-grid mode, the GCC and the HES are used as the main control unit to achieve on-grid stable operation, whereas in the off-grid mode, the PV, HES and LC are used as the main control unit at different voltages to achieve stable operation of the island network. Finally, a DC MG system based on a household-level EPR is developed using the PSCAD / EMTDC simulation platform and the results show that the control strategy can effectively adjust the output of each subunit and maintain the stability of the DC bus voltage.     

能源互联网框架下多端口能量路由器的多工况协调控制

多端口能量路由器是整合光伏、储能以及电动汽车充电桩的有效拓扑结构。在不同端口进行能量路由时,涉及多工况运行,无缝工况切换是一大难点。在能源互联网框架下,采用分层控制,使得能量路由器在电网调度、并离网、电动汽车接入切除等工况下都能够协调运行,从而实现工况的无缝切换。微网控制层采用集中式控制,维持各工况下系统整体能量平衡,既能与上层调度层交互,响应调度;也能与下层本地控制层通信,即采样各端口的状态信息,计算储能、充电桩的充放电电流给定值。本地控制层中光伏、电压源型变换器端口采用分布式控制,降低通信带宽;储能、充电桩端口采用所提的基于电流跟踪的新型下垂控制方法,精准传输所需功率,并控制直流母线电压稳定。最后,通过MATLAB仿真验证了所提统一协调控制策略的有效性。     

互联直流微电网多模式协调控制策略

由于各种可再生能源接入渗透率不断提高,互联直流微电网作为一种新型多微电网集群架构,受到了广泛关注。针对互联直流微电网对系统电压稳定以及自主功率分配的要求,考虑到储能虚拟容量和变流器容量限制,提出一种基于电压分区的互联直流微电网多模式协调控制策略。该策略首先在分析互联直流微电网结构的基础上,考虑分布式电源和负荷的波动,将系统调压模式分为并网调压和自治调压。其次在并网和离网状态下,通过实时监测直流电压信息,保障系统各单元在不同电压分区之间的平滑切换,并通过自适应下垂控制实现自主功率均衡分配,满足系统对各单元即插即用的要求。最后利用PSCAD/EMTDC验证了不同运行状态下系统协调控制策略的有效性。     

张北数据港柔性变电站DC/AC变流器关键控制策略

柔性直流输电是实现新能源并网和直流电网的极具潜力的输电方式。文中在张北数据港设计构造了一台柔性直流输电系统用DC/AC变流器。所设计的变流器采用多变流器并联+z型接地变压器结构。为抑制离网下由于负荷特性而造成的输出电压不平衡与输出电压畸变问题,分别提出了变流器输出电压不平衡控制策略与输出电压谐波抑制策略,以保证设备的供电质量。为保证设备的不间断供电并提高设备的供电可靠性,提出一种主动限流控制策略,在设备离网供电模式下电力系统发生短路故障时进行主动限流。最后,搭建了2.5 MW DC/AC变流器进行实验研究。实验结果验证了所提控制策略的有效性。目前,该装置已应用于张北数据港柔性变电站。     

低压微网中永磁风力发电系统逆变器控制策略研究

在低压微网中,以永磁风力发电并网系统的逆变器为研究对象,主要研究了风力发电系统在并网和离网两种模式下系统逆变器的控制策略。对于系统处于并网和离网情况下,逆变器的电流内环采用瞬时反馈电容电流控制,有效解决了因LCL滤波器引起的系统不稳定控制问题。针对两种不同模式下,本文对并网模式下系统的逆变器控制采用瞬时功率外环、瞬时电容电流PIR内环控制;离网模式下采用负载电压为外环、瞬时电容电流PIR控制为内环的双闭环控制。经过仿真分析,外环瞬时有功无功控制实现了风力发电并网系统逆变器给定功率控制,在系统输出功率发生变化的情况下,电流具有快速精确的动态跟踪性能,实现了系统功率解耦控制,保证了系统输出高质量电能,有效验证了本文控制策略的可行性。