基于储能的微网并网和孤岛运行模式平滑切换综合控制策略

微网技术是解决分布式发电系统并网问题的有效途径之一,基于风光储互补的微网系统具有充分利用清洁能源和运行可靠的特点.微网的并网和孤岛运行模式之间的平滑切换是安全稳定运行的重要保障.为此,采用新型的主从和对等控制相结合的综合控制策略,对微网的并网/孤岛运行模式的过渡进行控制.在DigSILENT/PowerFactory平台上搭建风光储互补的微网模型,仿真结果验证了该控制策略的可行性.     

含多种分布式电源的微网系统孤岛运行安全稳定性

由于微网中常含有风力、光伏、柴油发电机组发电及电池储能等大量通过逆变器并网的分布式电源,微网系统在孤岛运行模式下的动态响应特性与并网模式时存在很大的差异。对含多种分布式能源的微网系统,利用PSCAD/EMTDC软件建立其孤岛运行方式下动态模型,研究了其安全稳定特性,发现该系统在短路故障后主要存在频率稳定问题,分析了影响该系统稳定性的各种因素。     

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。     

微网运行模式平滑切换的控制策略研究

针对微网孤岛与并网运行模式的特点,提出了一种实现微网运行模式平滑切换的控制策略,即在基本下垂控制器中增加下垂额定点调节环,通过该环路的投切实现并网与孤岛控制模式的平滑转换,微电源并网为PQ控制,孤岛为下垂控制。设计了逆变器预同步控制单元,有效地抑制微电源并联过程的冲击电流,使并网过程平稳安全。在此基础上,提出一种微网运行模式相互切换的控制流程,并对微网运行模式切换以及孤岛和并网状态下的若干运行工况进行了仿真实验,验证了控制方法与切换流程的有效性。     

微网运行模式平滑切换的控制策略研究

针对微网孤岛与并网运行模式的特点,提出了一种实现微网运行模式平滑切换的控制策略,即在基本下垂控制器中增加下垂额定点调节环,通过该环路的投切实现并网与孤岛控制模式的平滑转换,微电源并网为PQ控制,孤岛为下垂控制.设计了逆变器预同步控制单元,有效地抑制微电源并联过程的冲击电流,使并网过程平稳安全.在此基础上,提出一种微网运行模式相互切换的控制流程,并对微网运行模式切换以及孤岛和并网状态下的若干运行工况进行了仿真实验,验证了控制方法与切换流程的有效性.     

基于改进粒子群算法的微网经济负荷分配

微网是通过整合多种分布式电源、储能系统、可控负载的一种分布式的低压供电网,微网可以运行在并网和孤岛两种模式下：在并网运行时,大电网可以作为微网的重要支撑;在孤岛运行模式下,为保证重要负荷的供电,需要各微电源协调运行,从而使微网的总运行成本最小。采用改进粒子群算法对孤岛运行模式下的一个小型的微网系统算例进行研究,仿真计算结果表明了所提方法的有效性。     

微电网系统无缝切换策略研究与仿真

微电网是由多种类型分布式电源和负荷构成的整体,具有运行灵活、管理方便、能量利用率高等特点,是智能配电网发展的关键环节之一。与传统配电网不同,微电网存在两种典型运行方式,即并网运行和孤岛运行;两种运行模式之间的自动、无缝切换在微网控制系统中占有重要地位。本文以微电网主从控制为基础,并网运行时分布式电源采用PQ控制方式,孤岛运行时主分布式电源采用v/f控制方式,而其他分布式电源保持PQ控制方式不变。研究微电网在并网运行与孤岛运行两种方式间切换的控制策略;通过调整公共连接点处输出电压的相角和幅值实现孤岛到并网的无缝切换,通过调整公共连接点处输出电压初相角为切换时刻电网电压相位实现并网到孤岛的无缝切换。并利用PSCAD/EMTDC仿真软件验证无缝切换控制策略的有效性。     

基于下垂特性的分布式发电系统的设计

分布式发电微网系统,既可以与配电网联网运行,也可以与配电网断开孤岛运行,在运行模式切换的过程中,分布式电源的并网控制策略起着关键性的作用。基于传统的电压频率下垂特性理论,结合有功和无功功率解耦控制技术,提出了一种新型的分布式电源的控制策略。在微网系统联网运行模式下控制分布式电源输出指定的有功和无功功率,在孤岛运行模式下为微网系统提供电压和频率的支撑。结合相关算例,详细分析了分布式电源的动态特性。仿真结果验证:控制策略正确、有效,能保证系统的电压偏差约为+8%,频率偏差约为±0.25 Hz。为微网系统中分布式电源的应用提供了理论基础。     

微网综合控制与分析

考虑到微网内分布式电源和负荷所具有的分散性,根据分布式电源的类型以及与储能装置的不同组合方式,采用不同的控制策略分别进行了相应控制器的设计。基于下垂特性的电压/频率(V/f)控制实现了负荷功率变化时不同分布式电源间变化功率的共享,且在微网孤岛运行时能为微网系统提供频率支撑;PQ控制可根据实际运行情况实现分布式电源有功和无功功率的指定控制。通过对微网孤岛运行模式和联网运行模式之间切换、孤岛模式下切/增负荷以及微网内某一电源功率变化3种情况下的运行特性进行分析,获得了微网中相应分布式电源的功率、电压、电流及系统频率的变化规律,证明了PQ-V/f综合控制策略的正确性和有效性。     

含逆变型分布式电源的微网故障特征分析

微网中的微电源大多是逆变型分布式电源,其故障特征不同于传统的同步发电机,详细分析逆变型分布式电源的故障特征,以及由此类电源组成的微网的故障特征是微网保护的基础。在DigSilent仿真软件上建立了恒功率控制和恒电压频率控制的逆变型分布式电源,以及孤岛和并网2种运行模式下微网的仿真模型,分析线路发生不同故障时电源侧及故障...     

基于对等控制策略的微电网运行

为减小微电网对通信系统的依赖性,实现分布式电源和负荷的即插即用,结合微电网不同运行模式,研究了微电网对等控制策略。在对等控制策略中,分布式电源采用下垂控制,调节分布式电源的输出电压和频率;下垂控制器中的P-f和Q-U具有线性的下垂特性。建立了对等控制策略下的微电网运行模型,分析了并网和孤岛运行模式之间切换、孤岛模式下切/增负荷及孤岛模式下切/增微电源三种运行状况下的微电网运行特性,基于Matlab/Simulink仿真结果,研究了微电网母线电压、DG频率和功率的变化规律,验证了控制策略的正确性和可行性。     

Power quality enhancement in autonomous microgrid operation using Particle Swarm Optimization

This paper presents an optimal power control strategy for an autonomous microgrid operation based on a real-time self-tuning method. The purpose of this work is to improve the quality of power supply of the microgrid where some Distributed Generation (DG) units are connected to the grid. Voltage and frequency regulation, and power sharing are the main performance parameters which are considered in this work, particularly during the transition from grid-connected to islanding operation mode and also during load change. In this work, two typical DG units are connected in parallel to configure the microgrid. The controller scheme is composed of an inner current control loop and an outer power control loop based on a synchronous reference frame and the conventional PI regulators. The power controller employs two typical strategies: active–reactive power (PQ) control strategy and voltage–frequency (Vf) control strategy. Particle Swarm Optimization (PSO) is an intelligent searching algorithm that is applied for real-time self-tuning of the power control parameters. The proposed strategy in this paper is that both DG units adopt the Vf control mode once the microgrid is islanded in order to regulate the microgrid voltage and frequency, whereas during the load change, only the second DG unit invokes the PQ control mode to ensure maximum power exportation. The results show that the proposed controller offers an excellent response to satisfy the power quality requirements and proves the validity of the proposed strategy.     

微电网主/从控制策略的分析研究

在考虑微电源类型差异性和负荷分散性的基础上,结合微电源的两种不同运行模式,采用主/从控制策略,即将恒功率控制(PQ控制)和恒压、恒频控制(V/f控制)结合起来对微电网进行控制.在并网模式下,采用PQ控制,实现微电源对参考有功和无功的控制;在孤岛模式下,采用V/f控制,为微电网运行提供稳定的频率支撑.为了验证所设计的主/从控制策略能使微电网可靠运行,对微电网在联网运行模式和孤岛运行模式之间切换,以及孤岛模式下切/增负荷两种运行状况下的运行特性进行分析.通过Matlab仿真,对微电网母线电压、系统频率和功率的变化规律进行分析,证明了本文所设计的主/从控制策略的正确性和可行性.     

含多种分布式电源的微电网控制策略

针对微电网的并网与孤岛运行方式以及2种运行方式之间的转换,提出了一种含多种分布式电源的微电网控制策略。该控制策略中微电网中心控制器连续监测微电网和大电网的运行状态并对微电网进行统一的协调控制:对于并网运行的微电网,当检测到孤岛状态时立即切换到孤岛运行控制方式;对于孤岛运行的微电网,通过选择主调频电源实现微电网频率的无差调节,避免了下垂控制产生的频率偏差;微电网重新并网时,通过采用电压灵敏度分析方法调节并网接口处的电压幅值并监视与大电网的电压相位差,实现微电网运行方式的平稳切换。采用PSCAD/EMTDC软件对含多种分布式电源的微电网进行仿真分析。仿真结果表明,提出的控制策略能够维持微电网的稳定运行,并能实现微电网并网与孤岛运行方式的平稳过渡。     

微网运行控制策略的研究

主要研究了微网运行的3种控制方法。根据功率型电源发电功率受环境影响的特点,在并网时对其采用P-Q控制;对主控型电源,在孤岛运行时对其采用V-f控制;同时对同种多个并联电源采用Droop下垂控制。综合3种方法建立一个比较理想的控制策略来实现最终的控制效果,并建立简单微网模型,在Matlab/Simulink环境下进行微网并网、孤岛状态转换、负荷切投等不同工况的仿真,验证控制策略的有效性。     

Control and operation of distributed generation in distribution systems

Many distribution systems nowadays have significant penetration of distributed generation (DG) and thus, islanding operation of these distribution systems is becoming a viable option for economical and technical reasons. The DG should operate optimally during both grid-connected and island conditions, which can be achieved with change in operating strategy. Many islanding detection techniques have been developed but little work has been done to detect grid re-connection. This paper presents strategies to operate DG in grid connected and islanded modes and a new grid re-connection detection algorithm, which uses average rate of change of frequency (Af5) and real power shift (RPS), in the islanded mode. RPS will increase or decrease the power set point of the generator with increasing or decreasing system frequency, respectively. Simulation results show that the proposed method can operate the DG efficiently and is effective in detecting grid-reconnection.     

基于改进功率环的微电网对等控制策略研究

基于传统下垂控制方法存在的不足,同时考虑减小微电网依赖于通信系统,使负荷和分布式电源能够即插即用,提出一种基于改进功率环的微电网对等控制策略。传统的下垂控制方法会造成系统频率和交流母线电压的偏差,针对该问题,引入电压补偿环节和频率补偿环节,构建改进的功率环反馈控制器。利用该控制策略对由2台同容量分布式电源构成的微电网进行仿真分析,并和采用传统下垂控制方法所得结果进行比较,此外,在并网/孤网切换模式和负荷投切模式下,分析该控制策略下的微电网运行特性,仿真结果表明了基于改进功率环的微电网对等控制策略能够有效降低系统频率和交流母线电压的偏差。     

下垂控制逆变器中并网功率控制策略

下垂控制策略广泛应用于交流微电网中,可以实现并网模式和孤岛模式的无缝切换以及不同逆变器之间的功率均流。然而,在目前的研究工作中,并网模式下的工作性能却很少被考虑到。实际上,并网模式下的功率控制会受到电网频率以及电网电压幅值波动的影响,并且传统下垂控制中无功功率控制本身就存在静态误差。因此提出了电网频率和电网电压幅值前馈控制来抑制电网波动对功率控制的影响,另外基于此提出公共耦合点电压幅值控制实现无功功率的无静差跟踪。基于提出的控制策略实现了下垂控制逆变器并网功率的精确稳定控制。     

基于电压电流协同控制的微网运行模式无缝切换策略

主从型微网从并网切换到孤岛时,主逆变器由电流控制模式切换到电压控制模式,需改变控制器结构,并且孤岛检测期间电压不可控。针对上述问题,提出一种电压电流协同控制策略,在整个运行过程中用电压控制器对微网内负载的电压进行控制。并网时电压控制器经调节后平衡微网内负载功率并达到稳定输出;同时附加上电流控制器控制输出电流,保持微网和电网间功率平衡。孤岛后电流控制器退出运行,电压控制器继续控制微网内负载电压,保证微网内负载功率始终处于平衡状态,控制器输出具有连续性,控制模式也平滑切换到电压控制。根据所述电压电流协同控制策略设计了相应的电压控制器和电流控制器。最后进行Simulink仿真及实验验证,结果证明了协同控制策略能实现微网运行模式的无缝切换。