微电网孤岛运行时的频率控制策略

提出了一种基于同步发电机机电暂态数学模型的新型微电网逆变电源,即虚拟同步发电机。详细分析了将传统电力系统中集中式频率控制引入微电网的可行性。微电网孤岛运行时,将虚拟同步发电机分为非调频发电单元和调频发电单元,前者既能按照功率调度指令发电,又能参与一次调频,缓解扰动情况下系统频率的波动,后者提供微电网参考电压,并利用二次调频实现频率的无差控制。还指出了分散式频率控制存在的问题,并给出了集中式频率控制的基本结构。Matlab/Simulink的仿真结果表明了该控制策略的正确性和可行性。     

微电网孤岛模式下虚拟同步发电机的频率控制研究

在微电网孤岛运行方式下采用传统虚拟同步发电机的控制方式,仅具有一次调频的功能;利用虚拟同步发电机控制参数灵活的特点,提出了一种改变下垂控制系数的二次调频策略,该策略利用频率和负荷变化量即可整定出新的下垂控制系数;虚拟同步发电机可根据负荷变化过程中频率是否超过其限定值,在一次调频控制和二次调频控制间灵活的切换,实现了微电网支撑频率的目的,提高了微电网抵御负荷变化的能力。最后通过MATLAB/Simulink仿真实验平台搭建了微电网的孤岛运行模型,验证了微电网孤岛模式下频率控制策略的正确性和有效性。     

孤岛模式下的微电网频率的协调控制研究

针对由可再生能源发电系统、常规柴油发电机组和蓄电池储能系统组成的微电网,提出了一种适合微电网在孤岛模式运行时的频率协调控制策略。该策略将系统频率的动态调节过程分为动态支持、下垂控制和无差调频3个层次,对各微电源进行分层协调控制。在该控制策略下,当可再生能源发电功率或负荷大幅波动后,首先蓄电池快速地向系统提供动态支持,分担了柴油发电机的电磁功率,从而抑制了频率初期下降或上升的幅值;扰动初期过后,系统稳态频率先后在微电源的下垂控制和无差调频的作用下完成将一次调频和二次调频的任务。利用DIgSILENT/Power Factory仿真软件研究了微电网在有功扰动下的动态运行特性,仿真结果表明了所提出的控制策略可以在微电源有功出力或者负荷需求变化时,有效地协调控制柴油发电机和蓄电池的有功功率输出,提高了微电网在孤岛模式下的频率性能。     

微电网孤岛运行下垂控制分析及仿真

微电网一般有并网和孤岛运行,并网运行一般采用功率解耦控制,其网络电压和频率由大电网决定,而孤岛运行时,网内电源决定微电网的电压和频率。由于一次能源波动和负载波动,为了维持微电网电压和频率稳定,采用电压频率下垂控制,分析了下垂控制的基本理论,给出应用下垂控制的微电网仿真波形。     

微电网孤岛运行下的频率控制研究

频率控制是孤岛微电网稳定性控制的关键,其本质是功率的平衡和再分配。分析微电网不同分布式电源和负荷的频率特性,详细分析阐述了传统大电网与孤岛微电网频率控制的差异,并基于传统电网的三层调频方式提出了微电网孤岛运行下的频率分层控制方式,最后通过孤岛微电网下的频率调节试验系统来验证分析微电网主电源的频率调节特性。     

孤岛运行微电网的频率稳定性及储能控制方案设计

储能系统能为微电网提供快速能量缓冲,使微电网频率保持稳定。分析蓄电池储能主电路结构与运行状态,采用无锁相环技术计算储能功率控制器解耦时的相角值,在保证相角值精度的前提下,比用锁相环技术计算更为简单有效。设计基于无锁相环技术的功率控制器,提出基于微电网频率稳定的储能控制方案。仿真结果表明,储能控制方案对微电网孤岛运行时频率稳定性的改善作用优于传统控制方案。     

适用于孤岛微电网的电压型虚拟同步发电机自适应惯性控制与频率恢复控制

孤岛微电网惯性水平低,频率稳定问题显著。基于此,提出了适用于孤岛微电网电压型虚拟同步发电机(voltage-controlled virtual synchronous generators,VSGs)的自适应惯性与频率恢复控制方法,用于孤岛微电网频率稳定性提升。在自适应惯性控制方面,利用转速偏差及其变化率刻画频率动态过程,分别构建其与虚拟惯性的关系;利用双曲正弦函数放大虚拟惯性对转速偏差及其变化率的灵敏度,提高控制的敏感性;引入sigmoid函数,限制虚拟惯性调节范围,抑制控制过程中VSG输出功率的振荡。在频率恢复控制方面,从有功功率供需平衡的角度出发,将频率恢复问题转化为全网有功再平衡问题;利用各台VSG的频率偏差及其变化率估计全网有功再平衡量,并按容量分配每台VSG承担的全网有功再平衡量,实现功率均分。通过不同情境对所提方法进行仿真测试,结果验证了其有效性。     

基于强化学习的孤岛微电网多源协调频率控制方法

为了提升孤岛微电网频率抗干扰性,提出一种基于强化学习的孤岛微电网多源协调频率控制方法。针对微电网频率偏差进行Q学习,动态调节多个分布式电源的下垂控制参数以改变其输出功率,实现微电网内多源协调有功频率控制。首先,介绍了Q学习算法的基本原理;其次,提出基于Q学习的频率恢复控制方法,并设计基于Q学习算法的控制器,利用Q学习算法动态修正下垂参数,协调微电网多个分布式电源进行频率恢复控制;最后,利用MATLAB建立典型微电网仿真模型,并基于S-function自定义建立强化学习控制器,从Q学习训练过程、频率控制响应特性多个方面验证了所提方法的有效性和适应性。     

孤岛型微电网中逆变器并联运行控制策略

为了解决基于传统下垂控制的逆变器并联系统无功分配不合理以及输出电压和频率存在偏差的问题,提出一种孤岛型微电网中基于虚拟阻抗的电压、频率和无功功率微调的逆变器并联控制策略。在传统下垂控制中加入虚拟阻抗使逆变器输出阻抗呈感性,消弱线路阻性成分引起功率耦合;对电压/频率进行二次调节,使电压和频率在负荷变化大时仍能维持在额定值,改善电能质量;二次无功调节直接控制无功功率的分配,使无功分配不再受逆变器端电压的影响,实现无功的高精度分配。建立微电网小信号动态模型用以分析系统稳定性及合理选择控制参数。仿真结果验证了所提控制策略的有效性。     

提高微电网孤岛运行下垂控制动态性能的策略

微网孤岛运行方式下,传统电压/频率下垂控制方法导致输出电压幅值和频率动态响应依赖于下垂增益、稳态运行点和滤波器参数。为消除这种依赖关系,通过小信号建模分析,在电压外环控制环节引入辅助控制信号,改变逆变器输出扰动方程,构造理想小信号模型,从而提高下垂控制动态性能。该策略能有效抑制输出电压幅值和频率的波动,削弱有功功率和无功功率的振荡,缩短系统暂态调整时间,并且避免了参数辨识,易于控制方法的实现。基于Matlab/Simulink的仿真验证了所提方法的可行性和有效性。     

基于边际成本下垂控制的自治微电网分布式经济运行控制

由于微电网中不同类型分布式电源的运行成本各异,传统下垂控制按照容量比例分配功率,易导致系统成本偏高。提出基于边际成本的改进下垂控制,按各分布式电源边际成本一致分配功率。为进一步解决其功率分配精度易受线路阻抗影响的问题,提出基于一致性算法的分布式经济运行控制策略,通过优化下垂控制的参考电压,实现各分布式电源边际成本一致,从而有效降低系统运行成本。该分布式经济运行控制策略利用稀疏分布式网络,无中心节点,仅需相邻分布式电源间交互信息,可靠性高。MATLAB/Simulink仿真验证了所提方法能较好地实现自治微电网的经济运行。     

基于递推最小二乘法独立微电网自适应类二次频率控制

独立微电网为维持频率恒定,需要增加二次频率控制,但常规二次频率控制存在动态特性慢和需要通信的缺点。为此,本文提出了类二次频率控制策略,该方法不严格的区分下垂控制和二次频率控制,通过递推最小二乘法自适应调制下垂系数,加快系统频率恢复速度,且无需通信。以海南某实际微电网为原型建立仿真系统,对比结果验证了本文方法的有效性。     

孤岛微电网分布式P-V协调控制策略

为提升有功功率分配精度和降低线路损耗,研究了一种孤岛微电网分布式有功-电压(P-V)协调控制策略.重点提出了考虑线损系数及节点电压优化量的有功分配因子设计方法,并研究了基于有功分配因子一致原则的功率分配方法.采用分布式稀疏通信网络进行信息交互,利用一致性算法得到二级控制所需的有功分配因子平均估计值和系统平均电压估计值,...     

基于离散分组一致性算法的双母线孤岛直流微电网自适应下垂控制

双母线结构直流微电网的主要控制目标是稳定各级母线电压、维持整体系统的功率平衡,传统的阻性下垂控制不能很好地协调这2个控制目标。提出一种基于离散分组一致性算法的双母线直流微电网自适应下垂控制策略。所提策略基于Java Agent开发框架(JADE)平台多代理系统,通过网内以及网间的互通协议,在弱通信网络条件下根据分组一致性协议使各级母线实现区域功率自治。搭建由JADE、Mac Sim JX、Simulink组成的混合仿真平台,仿真验证了所提控制策略的有效性。     

基于虚拟同步发电机控制的光/储/燃料电池微电网能量管理

为提高微电网自主参与电网运行和管理的能力,提出一种基于虚拟同步发电机(VSG)控制的光/储/燃料电池微电网。针对逆变器VSG控制与前级分布式电源及附加储能单元的协调配合问题,以储能荷电状态(SOC)为依据,分别设计了光伏和燃料电池VSG的能量管理策略,使微电网响应电网需求参与一次调频且提供惯性的同时,实现了光伏发电的最大功率输出、燃料电池发电的燃料平衡调节以及储能单元SOC的安全可控。最后,利用MATLAB/Simulink软件搭建仿真模型,验证了所提能量管理方案能够实现VSG控制与分布式电源及储能的协调配合,在并/离网下都能保证微电网安全可靠运行。     

考虑频率波动的孤岛微电网在线三相概率潮流计算方法

为了量化短期源荷功率扰动对频率波动的影响并保证模拟精度,从短期概率潮流问题出发,采用预测分量和随机预测误差分量分别表示风电和负荷的实时扰动功率,同时用一次调频实现扰动功率中随机预测误差分量的平衡,用基于超前控制方式的二次调频实现系统当前功率缺额和扰动功率预测分量的平衡,从而实现了对源荷功率扰动影响的准确量化评估。同时,提出的模型考虑了微电源的三相电压、电流对称控制特性以及可控微电源与负荷的静态频率电压调节特性,精确模拟了孤岛微电网的调频过程以及微电源的三相潮流控制特性,因而大幅提高了三相潮流与频率波动的仿真精度。采用三点估计法实现所建模型的概率评估,并通过IEEE 33节点修正系统的仿真分析验证了所提方法的有效性。     

孤岛方式下基于多代理系统的微电网有功-频率控制

提出基于多代理系统的微电网框架.建立了由微电网控制代理、局部控制代理、分布式能源代理及负荷代理组成的多代理控制系统,并对各种代理的具体功能进行了详细分析.当微电网与大电网并网运行时,总控制代理利用线性化模型实现快速控制的同时进行经济优化:当处于孤岛模式下,总控制代理切换到紧急模式,调节分布式能源的功率,在必要时切除部分负荷保证系统的稳定安全过渡.通过测试网络的仿真表明,在孤岛模式下,基于多代理系统的控制策略可以有效地恢复微电网的频率.     

基于固定时间一致性算法的孤岛微电网分布式容错二次控制策略

随着微电网信息侧和物理侧的耦合日益紧密,软件密集型控制器和电力电子设备的大规模应用增加了微电网遭受攻击和故障的可能性,从而影响微电网的稳定运行。为此,针对孤岛交流微电网控制通道中潜在的执行器故障和传感器故障,提出了一种基于固定时间一致性算法的分布式容错二次控制策略。首先,建立了同时计及执行器故障和传感器故障的下垂控制模型。其次,分别设计了上层分布式一致性控制算法和下层本地容错控制算法,分析了控制器对未知故障的抑制机理,从理论上证明了所提分布式容错二次控制策略的固定时间收敛特性,并进一步观测了传感器故障信号的波形。最后,算例仿真结果验证了所提控制策略的有效性。     

基于模糊单神经元PI的微电网频率自适应控制

在采用下垂控制策略的传统微电网中存在母线频率随负载增大而下降的问题,为确保母线频率不偏移标准频率,需要采取频率恢复控制策略。目前实现频率恢复的常用方法是基于比例-积分(PI)的控制策略。由于微电网网络结构和系统参数存在变化,PI控制可能无法满足频率控制快速响应、恢复的需求。为解决该问题,文中提出在第二层控制微电网中央控制器中使用单神经元自适应PI控制算法作为频率恢复算法,实现频率无差控制。为进一步增强系统的鲁棒性、加快频率的恢复,使用模糊控制器对单神经元PI控制器的神经元比例系数进行在线优化,并通过仿真与固定神经元比例系数的单神经元自适应PI控制进行对比,证明了所提改进控制策略可改善频率恢复控制的暂态性能,加快微电网的频率恢复。     

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。