微电网双重下垂控制策略的研究

当低压微电网由并网过渡到孤岛运行时会出现功率缺额的现象,导致微电网无法保持电压和频率稳定。文中提出了双重下垂控制的策略,即在改进耦合下垂控制同时,又增加一层对于直流总线电压响应的下垂控制。该控制策略能够在这孤岛模式和并网模式下工作,实现自动调节微电源的输出功率。此外,该控制策略还解决了孤岛模式和并网模式之间的切换不平滑的问题。对提高微电网的电能质量和供电可靠性具有重要意义。以上所提出的控制策略通过MATLAB仿真验证其有效性。     

一种额定频率补偿的改进下垂法在分布式微电网中的应用

研究分布式微电网控制策略对提高微电网电能质量有着重要意义。在分析传统下垂控制原理的基础上,针对微电网孤岛运行采用传统下垂控制策略时出现的频率静差问题,提出了一种额定频率补偿的改进下垂控制方法,实现了孤岛运行下微电网频率无静差,提高了微电网的电能质量,有利于微电网再次并网运行。在Matlab/Simulink中对改进下垂控制进行了模型搭建和仿真分析,结果证明了改进下垂控制方法的正确性和可行性。     

基于改进线性二次调节器的微电网运行模式无缝切换控制策略

微电网的主要特点之一是能够在并网模式和孤岛模式下运行,进行微电网运行模式之间的切换可能导致电压和频率的显著波动,严重时会威胁到整个系统的稳定性。无缝切换控制策略是保证微电网稳定可靠运行的关键,为解决传统无缝切换控制策略易受干扰影响和动态稳定性差的问题,提出了一种基于改进线性二次调节器的微电网运行模式无缝切换控制策略,该策略包括并网-孤岛平滑调节器和孤岛-并网平滑调节器。并网-孤岛平滑调节器通过对传统电压控制环的改进,可以为系统提供更多的阻尼并补偿逆变器输出处的瞬态电压降,从而改善系统动态性能。同时,通过对传统下垂控制策略的改进,可以根据系统有功功率的变化来调整其下垂系数,在受干扰的情况下能够将频率偏差降低到期望的水平。孤岛-并网平滑调节器考虑内部控制回路和PLL动态的情况下,根据并网控制策略下的状态空间模型对传统电流控制回路进行了改进,可以保证PCC两侧电压的同步性和微电网频率的稳定性。最后,对所提出的控制策略进行了小信号分析,同时研究了孤岛检测算法对控制策略的潜在影响,突出了所提策略的鲁棒性,并验证了所提控制策略能够平滑稳定地实现微电网运行模式间的切换。     

微电网并网和孤岛运行的二级控制策略研究

由于低压微电网并网和孤岛运行受线路阻抗比值较大等因素的影响,采用传统下垂控制的方法,将不能满足低压微电网控制的需求,且孤岛微电网的频率和电压与主电网不同,并网前需进行同步控制。在分析逆变器功率分配的基础上,提出了分层控制方法;同时,根据微电网可以并网和孤岛运行的特性,分层控制包含2个层次。其中,二级控制(Secondary control)通过重新控制逆变器的输出电压幅值和频率,使得微电网公共连接点处电压和频率的偏差在一定范围内。为了验证二级控制策略能使微电网可靠运行,通过Matlab/Simulink仿真,对微电网运行中各分布式电源的功率、电压和频率的变化规律进行了分析。仿真结果表明微电源的二级控制策略的性能优良。     

使用电压-相角下垂控制的微电网控制策略设计

根据微电网的特点,对微电网2种运行模式采取的不同控制策略进行设计。微电网孤岛运行时,分布式发电单元采用电压源逆变器控制,使用电压—相角下垂控制实现按预定比例分配负荷功率,该下垂控制较电压—频率下垂控制可以提供更好的频率支撑。微电网并网运行时,分布式发电单元采用PQ控制,按照功率设定值输出功率。通过设计对应电压—相角下垂控制的同步控制器实现了微电网运行模式的无缝转换。利用MATLAB/Simulink对微电网运行模式转换和微电网孤岛运行时使用的2种下垂控制进行对比仿真分析,验证了电压—相角下垂控制策略的可行性和有效性。     

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。     

基于逆变型微电源的低压微电网运行仿真分析

针对以逆变器为接口的微电源和蓄电池储能单元,文章简述了P/Q控制策略,重点分析了蓄电池储能单元的逆变器下垂控制策略,提出了适用于低压系统中的改进的P/V下垂控制策略。该策略加入了功率微分项,减少了功率计算环节所引起的滞后;加入电压和频率偏差的前馈调节,实现电压和频率的再次调节,减小了有差调节所带来的偏差。同时,建立了低压微电网模型。重点仿真了微电网运行模式切换以及孤岛下投切负荷等情况,验证了蓄电池改进下垂控制策略的正确性以及微电网模型运行的稳定性。     

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。     

基于自适应下垂的微电网孤岛运行控制

在微电网处于孤岛运行模式下时,当负载发生突变时,逆变器采用传统下垂控制,母线电压或频率会偏离额定值。因为传统下垂控制的下垂系数为固定值,无法跟随当前情况做出调整。针对以上问题,设计一种改进的自适应调节下垂系数控制器。并在MATLAB/Simulink仿真平台对上述控制策略进行验证,仿真结果验证所提自适应下垂控制方法的有效性。     

基于微电网逆变器改进下垂特性协调控制的研究

由于采用传统下垂控制策略的微电网孤岛时受负载变化影响和并网时受大电网扰动影响会造成系统不稳定,文章提出了改进下垂控制策略,机理是在原下垂控制的基础上改变下垂特性的参考电压和频率和引入了前馈电流调节机制,加快了系统响应速度,增加了微电网系统稳定性。最后利用PSCAD/EMTDC仿真软件对微电网两种典型运行状态以及模式切换的暂态过程进行仿真分析,验证了控制策略的合理性与有效性。     

低压微网中基于单相电压独立控制的下垂控制

三相四线制低压微网中,由于接入大量单相负荷,常引起三相不平衡情况。而传统控制方法在三相不平衡情况下不能有效控制低压微网在孤岛运行时的电压和频率稳定。针对三相四线制低压微网特点,设计了单相电压独立控制的下垂控制方法。论文首先在考虑低压微网的阻抗特性主要呈阻性的情况下,采用了改进的下垂控制方法,并设计了单相电压独立控制,使控制系统能够运行在三相不平衡负荷下;然后设计两级控制对低压微网孤岛运行时的频率和电压进行控制,并对误差量进行修正;最后根据设计的控制策略进行系统仿真分析验证方法有效性。在PSCAD平台上通过对搭建的小型低压微网算例仿真,验证了基于改进下垂控制的单相独立控制方法的有效性以及能够实现低压微网孤岛运行时电压频率稳定的要求,所设计的方法能够达到在三相不平衡情况下的控制目标。     

微电网储能系统控制及其经济调度方法

储能系统对微电网的安全稳定运行和经济效益有重要影响。分析微电网中分布式储能系统的离网和并网控制方法;针对传统下垂控制中,线路阻抗引起的微电网系统稳定性问题,提出改进的下垂控制策略和控制结构,以减少微电网功率波动和提高运行稳定性。为实现对负荷的削峰填谷和提高储能设备运行经济性,根据分时电价,建立分布式储能系统的经济调度数学模型,在此基础上提出一种考虑分时电价的经济调度方法。结合算例验证该调度方法的经济性和实用性。     

基于改进下垂控制的微电网有功与频率控制策略

在分析传统下垂控制调整系统有功和频率过程基础上,提出了微电网在离网和联网运行时下垂控制的两种改进措施。利用改进控制策略,可以实现微电网离网运行时的频率恢复过程,实现稳态时的无频率偏差运行;联网运行时微网中逆变型电源根据预先设定的有功功率值自动投入运行:对于储能装置,自动转换为吸收有功功率;对于可调型微源,可以发出预先设定的额定有功功率。最后通过Matlab/Simulink仿真验证了所提策略的有效性。     

低压微电网采用坐标旋转的虚拟功率V/f下垂控制策略

针对低压微电网线路与传统高压输电线路阻抗比的不同而引起的功率耦合问题,提出一种采用坐标旋转的虚拟功率控制策略。该方法通过坐标旋转正交变换矩阵,实现了功率的解耦控制,对采用下垂控制特性的电压/频率控制进行了改进,提出了新的下垂限幅控制算法。此外专门设计了低通滤波器,以有效降低谐波影响和增加控制精确性。考虑低压微电网孤网时负荷扰动和孤网至联网运行状态的切换,仿真验证了所提出的低压微电网控制器具有良好的适应能力。实验结果表明,该方法在低压微电网环境下能有效实现负荷变化时不同微电源间变化功率的共享,且频率和幅值较为稳定、动态效果好、工程实现简单,提高了系统功率分担的精确性和稳定性。     

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。     

基于主从控制的微电网平滑切换控制策略研究

微电网在并网与孤岛运行模式下控制策略和控制结构存在差异,当微电网切换时,由于两种模式下控制器的状态不匹配,控制器的输出会发生跳变,产生较大的暂态震荡。因此针对主从控制结构的微电网在并网模式与孤岛模式两种模式下的控制和相互切换,提出了一种将PQ控制和基于改进下垂的V/f控制相结合,通过下垂系数自适应调节和控制器输出状态同步控制,实现微电网平滑切换的综合控制策略。在Matlab/Simulink中建立微电网模型进行仿真分析,仿真结果验证了该控制策略的可行性和有效性,实现了微电网的平滑切换,有效降低了系统切换过程中产生的暂态震荡。     

风/光制氢系统的同质化建模

随着能源技术的快速发展,风/光制氢系统将成为典型能源存在场景。本文分析风/光制氢系统中异质能源的功率交换特性,从功率/能量的供需平衡角度出发,建立风/光制氢系统的同质化分析模型;根据对模型运行域的分析,建立统一的分析框架,并通过3个维度对风/光氢制氢系统边界条件进行分析;并根据历史数据,绘制出力散点图,分析运行点规律及运行点指标范围,并对系统运行域进行合理分析。     

基于NI-PXI的微电网分级控制数模混合仿真方法

针对多电压源型微源组网的独立型微电网,首先提出了基于微源下垂控制的系统分级控制策略:利用微源一级下垂控制,实现组网微源间功率自动分配;利用MGEMS二级控制修正下垂曲线空载频率和电压,提高系统供电质量;利用MGEMS三级控制确定下垂曲线基点功率及斜率,实现系统经济运行。其次设计了基于NIPXI的微源分层控制数模混合仿真平台,实现了基于NI VeriStand的实时建模仿真技术。最后提出了基于NIPXI的微电网分级控制数模混合仿真平台整体方案,并在国家能源大型风电并网系统研发(实验)中心完成系统搭建,开展微电网的分级控制数模混合仿真实验,结果验证了控制策略的有效性。     

微网并网向孤岛运行模式的平滑切换控制方法研究

微电网存在两种运行模式,即并网运行和孤岛运行模式。微电网并网运行模式向孤岛运行模式的平滑切换对实现微电网正常运行以及负荷可靠供电有着重要的意义。提出了一种自适应系数的下垂控制方法应用于并网模式转变为孤岛模式,并分析了自适应系数下垂控制方法的工作原理,能够有效地解决并网模式向孤岛模式切换时引起的电压波动大、频率不稳定的情况。最后用MATLAB仿真证明了此方法的可行性。