直流微网DC/DC变换器的虚拟直流电机控制策略研究

直流微网是小惯性系统,负荷频繁投切和新能源出力波动等因素都会影响母线电压的稳定。在直流微网系统中,往往通过储能单元维持系统功率平衡和母线电压稳定。针对储能端口双向DC/DC变换器,提出一种简化的虚拟直流电机控制方法,以增强系统的惯性和阻尼;建立虚拟直流电机控制的小信号模型,分析控制策略的稳定性和动态特性;对于动态响应初期母线电压的冲击性变化,提出输出电流前馈的小信号模型补偿方法,进一步平滑母线电压的动态过程;最后通过仿真分析验证了所提控制策略的正确性和有效性。     

基于无源性的直流微网虚拟惯性研究

为提高直流微网中变换器的动态性能和直流母线电压的稳定性,文中提出一种基于无源性的虚拟惯性控制策略.首先基于变换器的端口受控耗散哈密顿模型,设计出无源电流控制器,然后引入虚拟直流电机控制作为电压外环.仿真结果表明,文中所提基于无源性的虚拟惯性控制策略可较好地提高直流微网的惯性;同时相比传统的下垂控制策略,当微网系统受到扰...     

虚拟直流电机荷电状态均衡控制

新型电力系统的惯性低,虚拟直流电机控制可以加强系统惯性和阻尼。多储能变换器应该考虑荷电状态(State of charge,SOC)均衡问题,提高系统稳定性。针对虚拟直流电机控制的多储能SOC均衡问题,利用直流电机机端电压和电枢电流的下垂特性,提出引入SOC离差及变均衡系数的变电枢电阻控制;针对下垂引起的电压偏移问题,采用虚拟直流电机转速补偿,用母线电容瞬时功率替代传统虚拟直流电机控制中电压PI控制,给定系统功率需求,减少比例积分环节个数。以两台蓄电池为例,在Simulink中进行仿真,并与参考文献的变电枢电阻函数对比可知,所提控制策略可抑制直流母线电压跌落,调节SOC均衡过程,提高其均衡速度和精度。     

光储直流微网混合储能控制策略研究

混合储能相较于单一储能可以更好地解决微电网电压、频率波动等问题.为了充分利用混合储能系统的优势,使各储能电池优势互补,并考虑到储能变换器弱阻尼、低惯性的特点,提出了基于虚拟直流发电机控制的混合储能单元分频控制策略.该控制策略在混合储能单元分频控制的基础上,对功率密度电池储能变换器采用虚拟直流发电机控制,以增大功率密度型...     

基于虚拟惯量和阻尼参数自适应策略的直流微网电压控制研究

含大功率风光储的直流微电网具有“小惯量、弱阻尼”的典型特性，系统受到扰动后，会导致直流母线电压剧烈波动。为此，该文提出一种改进的虚拟惯量和阻尼参数自适应控制策略。首先，在类虚拟同步发电机控制中加入电压补偿环节，消除了控制带来的电压调节静差；然后，使虚拟惯量和阻尼参数自适应响应直流电压变化，并在虚拟惯量的自适应控制中考虑变换器输出功率限制的影响，在平抑电压波动的同时，兼顾了变换器的长期安全运行。为保证控制参数选取的合理性，该文建立了所提控制策略的小信号分析模型，通过绘制根轨迹图分析其主要参数对系统稳定性的影响。最后，通过仿真算例，验证了该改进控制策略的有效性。     

基于现今值观测器的混合微网直流母线电压控制研究

文章针对混合微电网直流母线电压控制技术开展了研究。首先,建立了用于控制直流母线电压的双向DC/AC数学模型,并以稳定直流母线电压为目标,进行了带有电流前馈的控制系统设计。为了解决系统中直流母线负载电流测量难度较大的问题,基于现今观测器提出了一种负载电流的估计方法。最后,通过仿真验证了所提方法的有效性。     

直流微电网中风电机组的双向扩展惯性控制方法

新能源直流微电网惯性响应能力弱、系统稳定性较差,传统惯性控制策略无法针对不同工况灵活调整惯性强弱,为此该文提出了双向扩展惯性控制方法。首先建立含风电的直流微电网结构模型,分析了系统惯性和风电机组惯性的关系。在此基础上,提出了直流微电网中风电机组的双向扩展惯性控制方法,该方法利用指数函数的极速增长性,快速调节机组的功率跟踪曲线比例系数,大幅扩展风电机组的惯性,同时在直流电压突变初期,通过正向扩展惯性控制,增加系统惯性阻止其变化,在直流电压恢复初期,通过负向扩展惯性控制,减小系统惯性促进其稳定,实现了惯性双向灵活调节,有效提高系统稳定能力。最后,在Matlab/Simulink仿真软件中搭建了直流微网模型,验证所提控制方法的有效性。     

基于多个松弛终端的直流母线电压分层控制策略研究

独立运行的多微源直流微电网,因其抗扰动能力弱,需要制定合理的能量管理控制策略来平衡微源间的功率流动,实现直流微电网的稳定运行。采用基于多个松弛终端的直流母线电压分层控制策略实现直流微电网的协调控制,当直流微电网中光伏发电功率或者负载发生变化时,通过松弛终端来维持直流母线电压稳定。根据电压分层控制策略,文章所研究的微网组网中松弛终端是超级电容、蓄电池和燃料电池,分别采用双闭环电流电压控制、基于电压的下垂控制和恒压控制实现孤岛模式下分布式发电系统和混合储能系统间的功率平衡。其中光伏发电根据需要可以作为松弛终端,也可以作为功率终端。通过仿真分析研究,验证了该控制策略的良好效果。     

直流微电网的多端虚拟储能协调控制技术

直流微网中可控性逐渐增强的源-储-荷需要高效的协调方法充分发挥其并网支撑潜力,将可控负荷、风机向储能归类处理后,使其虚拟出储能设备的充放电响应,便于提升系统的能量管理及运行能力。分析了可控负荷、风机旋转动能与电容储能间的转换关系,分别建立源于负荷和风机的虚拟储能模型。考虑负荷收益、储能折损和调风成本,建立基于虚拟储能的源储荷协调优化模型,计算不同时段的虚拟电容值,以实现系统长期经济运行。在此基础上,通过划分直流微电网的运行区域,提出虚拟储能的协调控制方法,以提高系统的电压稳定性。通过搭建直流微电网仿真系统,仿真结果表明,所提控制策略可显著提高微电网的经济效益和直流电压稳定性。     

并网型直流微电网协调控制策略

大量的电力电子装置接入直流微电网中,降低了系统的惯性,因此需要设计微网内功率的控制策略,以保证母线电压不发生严重波动甚至崩溃。提出了一种基于光伏、储能、联网单元的并网式直流微电网协调控制策略。以母线的简化电路为基础,分析了直流母线电压与功率平衡的关系;划分系统的4种工作模式和运行状态,据此对母线电压进行分层,并设计了基于对等控制策略的联网变流器、储能单元和光伏控制方案。仿真结果表明,该控制策略能够在微电网内出现功率不平衡时,将母线电压波动控制在额定电压的±10%以内,且下垂控制使相关设备具有即插即用的功能,实现了设备层和系统层在无通信条件下的协调配合。