用于多微源低压微电网的虚拟阻抗反下垂控制

针对含有多个不同额定容量微源的低压微电网系统,其负荷功率按微源容量比例进行分配的性能对系统的稳定及高效运行十分重要。反下垂控制策略因受微电网线路阻抗不平衡的影响存在有功功率分配误差问题,应用虚拟阻抗可抑制这种误差,但传统的虚拟阻抗方法会导致较大的电压跌落。因此,提出一种引入虚拟阻抗的新型反下垂控制方法,在实现功率按容量比例分配的同时保证电压和频率的稳定控制。最后,在PSCAD/EMTDC平台上搭建含有六个具体微源的低压微电网系统进行孤岛/并网模式下多工况的仿真分析,较为全面地验证了该控制策略的有效性。     

交直流微电网互联变流器控制策略

交直流混合微电网是未来智能电网的重要组成部分,文中给出了交直流混合微电网的典型拓扑和4种运行模式,并对每种运行模式的功率平衡关系进行了详细分析。针对低压交直流微电网中阻抗比通常较大的特点,设计了适合低压微电网的电压—有功功率控制策略。对交直流混合微电网中互联变流器的功率传输关系和控制作用进行了深入分析,提出了适用于交流微电网和直流微电网之间互联的新型控制策略。根据互联变流器直流侧电容在功率交换中的作用,推导了传输功率与两侧电压之间的函数关系。在PSCAD/EMTDC仿真平台上进行了仿真分析,结果表明,在混合微电网脱离大电网的情况下,互联变流器能够很好地维持交直流两侧功率平衡,保证了交直流两侧电压质量。     

多直流微电网群柔性互联与控制

为提高分布式可再生能源利用效率和供电可靠性,本文提出一种适用于多直流微电网群柔性互联系统的功率协调控制策略。直流微电网包含平衡单元和功率单元,平衡单元采用功率-直流电压下垂控制,功率单元采用功率控制,隔离双向DC-DC变流器采用功率协调控制。基于上述控制策略,不仅可以控制母线电压稳定,还可实现无互联通信情况下多平衡单元并联运行时功率主动分配,满足直流微电网内多平衡单元即插即用。同时采用隔离双向DC-DC变流器柔性互联的直流微电网群可接受功率调度指令,实现多模式最优运行。最后,搭建两直流微电网柔性互联实验平台,实验结果表明本文所提出控制策略能够实现直流微电网群功率协调控制。     

逆变器串并联型微电网的一种本地主从协调控制策略

逆变器串并联型微电网吸收了传统并联型和串联型系统的优点,但其结构的复杂性给系统的控制策略设计带来了新的挑战。针对逆变器并联型和串联型微电网功率均分策略之间的矛盾,提出了一种基于虚拟阻抗技术的本地主从协调控制策略。该控制策略将每个微源串中靠近公共连接点(Point of Common Coupling, PCC)的微源设置为主控单元,其采用无通信的改进下垂控制实现微源串之间的同步和功率一致,其余串联微源在本地跟随主控单元运行,最终实现了全局的功率均分。全局无通信的设计提高了系统的可靠性和灵活性,降低了运行成本。仿真结果验证了所提方案的可行性和有效性。     

弱惯性交流微电网群的分布式多目标协同控制方法

微电网群(MGC)集合了多个子网的电力资源,大量分布式电源(DG)的接入给系统的经济调度和功率均分带来巨大挑战,也削弱了系统的惯性。基于分布式控制,提出了一种微电网群的多目标协同控制,设计了三层协同控制架构。在设备层,利用虚拟同步发电机(VSG)模拟惯性;在子网层,利用功率一致性控制,增加了系统的阻尼,实现功率均分和振荡抑制;在网群层,基于等微增率准则,实现网群的经济优化和频率恢复。通过仿真实验,设计了冲击负荷接入切除、通信延时以及功率限制等算例,证实了所提控制算法的有效性。     

混合微电网多互联变换器并联的功率协调控制

针对交直流混合微电网中多个互联变换器并联的功率协调问题,提出一种新型自主协调控制策略,实现交、直流微电网的功率平衡及接口变换器之间的功率均流,提高功率传输效率。该策略不仅可以减少微电网间不必要的功率流动,而且能解决线路阻抗、互联变流器容量差异等因素导致的功率分配不均和环流的问题。首先分析了传统下垂控制存在的问题及下垂系数与传输功率的函数关系,然后引入交、直流母线电压初始值和传输功率量,基于此设计了互联变换器下垂系数自适应调节的控制策略,实现互联变换器之间流动功率按比例均分。最后通过实验验证了所提控制策略的有效性和可行性。     

交直流混合微电网互联变流器新型控制策略

交直流混合微电网是未来电网的发展方向之一。为实现两侧微电网的功率相互支撑,提出了一种新型的互联变流器控制策略。采用双级式互联变流器,解决了在直流微电网电压等级较低时与交流微电网互联的问题,且直流微网电压在较大范围内变化时也可正常运行。针对双级式互联变流器的特点,推导得到交流微网频率与电容电压的数学关系,在功率控制环节采用电压偏差-功率下垂控制策略,实现了两侧子网的功率支撑。PSCAD仿真结果验证了控制策略的有效性。     

含多个分布式电源的微电网协调控制

针对含多个分布式电源的微电网协调控制问题,根据电源特性的不同分别进行了控制器设计.运用多智能体技术将集中控制和分散控制有效结合起来,保证微电网在孤岛运行和联网运行模式之间切换时系统稳定运行,基于多智能体技术的能量管理系统对分布式电源的输出进行优化分配.电压/频率控制采用一个与配电网频率同步的正弦信号作为参考电压,控制结构简单且响应速度快,在确保系统的稳定的同时使得微电网频率与配电网维持同步,降低了重新并网的难度.通过PSCAD软件对微电网在不同运行模式下的分布式电源输出和负载变化进行仿真,对结果的分析表明提出的控制结构是正确有效的.     

基于博弈论控制方法的无互联线直流微电网发电系统

提出了一种基于博弈论的控制策略,应用于无互联线直流微电网中的分布式发电装置,实现并联均流的控制。该方法通过引入虚拟对手的概念,每台分布式发电装置根据自身的成本函数和其他发电装置之间通过博弈共同对直流母线电压进行控制,进而使直流母线电压和各分布式发电装置的输出电流最终达到纳什均衡。所给出的成本函数综合了分布式发电装置的输出功率、历史直流母线电压误差和当前直流母线电压误差。通过小信号建模分析了系统的动态稳定性。仿真和实验结果证明了该控制策略的有效性,各个分布式发电装置能够实现功率均分。     

微电网下垂控制的运行策略及PCC处联络功率控制

采用了虚拟阻抗及二次调频调压的下垂控制方法作为微电网独立运行时的控制策略。通过基于αβ坐标系下的快速相位同步方法来加快逆变器并入微电网或微电网并入大电网的速度。当微电网处于并网运行时,采用αβ坐标系下的PQ控制将各微电源控制为电流源。在此基础上,通过采用公共耦合点PCC（point of common coupling）处的联络功率控制策略,实现微电网并网运行时与大电网间的联络功率控制。根据搭建的MATLAB仿真模型对上述控制策略进行了仿真,最后对上述控制策略进行了实验验证。     

考虑电池储能系统荷电状态的有功功率协调控制

微电网孤岛运行时,若供需存在较长时间的不平衡,传统的无互联信号线有功功率协调控制可能导致电池储能系统(BESS)荷电状态(SOC)超出安全运行范围。针对该问题,提出了一种考虑SOC的多BESS与可再生能源(RES)间的分布式有功功率协调控制策略。该方法通过基于瞬时功率的变斜率下垂控制、基于SOC的恒功率比例—积分(PI)下垂控制以及基于母线频率的功率下垂控制的集成来实现有功功率的无互联信号线自治协调控制。所提控制方法不仅可简单植入BESS和RES的控制系统中而无需修改其内环控制结构,而且能使SOC处于安全范围的同时最大化RES利用。实时仿真结果表明了所提策略的有效性。     

考虑自适应虚拟阻抗的微电网分布式功率控制策略

针对低压微电网中,采用传统有功功率—电压幅值下垂控制的分布式电源在阻抗不匹配时难以按照下垂系数合理分配负荷有功功率的问题,提出了一种基于自适应虚拟阻抗的分布式功率控制策略,有效补偿了不匹配的馈线阻抗引起的电压降差异,实现了负荷功率的合理分配。所提策略基于多智能体一致性理论,构建了分布式的控制结构,各分布式电源仅需使用本地和相邻电源的功率信息对虚拟阻抗的模进行自适应调节,避免了对全局信息的依赖。通信网络拓扑中包含生成树的系统需求易于通过稀疏网络实现。同时,根据输出功率因数调节虚拟阻抗的阻抗角,增强了系统的鲁棒性。仿真结果证明了所提策略的有效性和可行性。     

光伏发电自治微电网逆变器的谐波均流控制

首先定性分析了微电网逆变器的功率传输特性,证明了微电网逆变器均流控制最关键的是解决各DGs(distributed generations)线路阻抗不平衡时的均流问题,进而提出了一种简单可行的电流直接前馈式均流控制策略,不仅省却了传统下垂控制中所需要的功率计算与电压合成计算,而且可以在确保频率恒为50 Hz的前提下实现并联逆变器间的电流均衡;然后详细分析了虚拟阻抗对均流的作用,提出无滤波器的谐波均流控制,并将其与有滤波器的谐波均流算法进行了对比分析;最后,采用Matlab/Simulink仿真软件进行了仿真验证。仿真结果证明了该控制策略的合理性与有效性。     

风储交流微电网自动功率平衡控制策略

风储交流微电网主要包含风力发电设备、储能系统和交流负荷。在风储微电网中,需要建立发电、储能和负荷间的协同功率调控机制,以确保风能得以高效利用;同时尽可能避免储能系统发生过度充电与放电。为此,提出了一种适用于风储交流微电网在离网运行模式下的自动功率平衡控制策略。在负荷轻载下,通过储能系统主动改变微电网频率,由风机主动降功率,放弃部分风能,使得电池不易过度充电;在负荷重载下,微电网频率主动上升,主动切除部分负荷,使得电池不易过度放电。暂态数值仿真说明了该控制策略可实现交流微电网的功率自动平衡,同时有效避免了储能系统的过度充电与放电。     

直流微网中混合储能系统的无互联通信网络功率分配策略

直流微网中通常采用混合储能系统作为缓冲环节,对分布式能源和负载引起的不同时间尺度功率波动进行补偿。为实现功率在能量密度型储能元件和功率密度型储能元件之间合理分配,提出无互联通信网络的分层控制策略。其中,底层控制以电压变化率作为虚构的信息载体,通过设置不同储能接口变换器输出电压关于功率的"灵敏度",确保超级电容在负载突变瞬间能够提供大部分功率;二次控制对底层控制产生的稳态误差进行补偿,以实现输出电压稳定,并保证超级电容稳态电流为零。在此控制框架下,各储能单元仅需本地信号即可实现自主协调运行,避免了互联通信网络所带来的经济性和可靠性问题。最后,实验结果验证所提方法的可行性和有效性。     

计及光伏发电最大功率跟踪的光储微电网功率协调控制方法

光伏发电系统是微电网中最重要的微电源之一,但是其易受自然气候影响,输出功率具有波动性、随机性、间歇性,不易控制,需要配备储能设备平抑功率波动,因此光储微电网的功率控制方法亟待研究。文中基于动态阻抗匹配思想,结合中心差分方法,给出一种光伏发电最大功率点跟踪自寻优控制系统的技术方案,并在此基础上,提出了计及光伏发电系统最大功率跟踪工况的光储微电网功率协调控制方法,实现了微电网中光伏发电系统与储能系统的功率协调控制。最后,通过仿真实验验证了文中所提出的功率协调控制方法的正确性和可行性。     

微电网中三相逆变器孤岛运行控制技术

分布式电源通常采用无互联线的传统“功率一电压一电流”三环下垂控制器来实现并联系统问的功率均分,但采用三环下垂控制不仅控制器复杂,而且其控制效果受连线阻抗阻感比影响严重。尤其是在线路短、阻抗小的微电网系统中,过小的连线阻抗会严重影响功率均分效果甚至会导致系统不稳定。为此设计一种基于虚拟阻抗的“电压一电流”双环下垂控制方法,使并联系统在连线阻抗很小且不对称,传统功率下垂控制方式已不能稳定工作的情况下,仍然能够维持良好的电流均分效果。对比传统三环下垂方法,其具有稳定裕度大,动态响应快,实现简单等特点。最后在理论分析的基础上进行实验研究,通过与三环下垂控制方式的对比,验证了双环下垂控制的有效性。     

基于自适应虚拟阻抗的新能源微电网功率控制系统

传统新能源微电网功率控制系统因忽略虚拟阻抗而不利于随机位置分布式电源的结合,导致容易发生电网故障,致使微电网整体瘫痪。为了解决上述问题,本文提出基于自适应虚拟阻抗的新能源微电网功率控制系统的研究。引入虚拟阻抗,降低逆变器输出功率的耦合程度。通过逆变器额定容量比值确定虚拟电阻取值范围,计算微电网输出电压,保障微电网输出电能质量。在积分控制器下控制虚拟阻抗电阻数值,使逆变器输出功率趋近于积分控制器计算得到的功率参考值,保障输出功率的稳定性,实现对新能源微电网的功率控制。设计仿真实验,结果显示：本文方法控制的逆变器在同容量逆变器并联条件下,输出的有功功率最为稳定,无功功率保持均分状态;不同容量逆变器并联条件下,输出的有功功率稳定用时最短、无功功率基本与额定容量比匹配,充分说明提出方法对新能源微电网的功率控制及运行具备较好的控制效果。     

交流微电网逆变器控制策略述评

逆变器是交流微电网的关键电气装备,其控制策略与微电网的安全、稳定、高效和经济运行密切相关。针对微电网中单台逆变器的控制,从频域的角度,就基波和谐波功率的控制策略进行了分析和述评。对于基波功率控制,就微电网的离网运行模式,探讨了逆变器的电压—频率控制和下垂控制;就其并网运行模式,分析了逆变器的直接功率、直接电压和直接电流控制,并提出了直接阻抗控制的概念。对于谐波功率控制,分析了逆变器开关纹波的抑制,谐波谐振的阻尼,以及微电网低次谐波负荷电流的补偿。然后,针对微电网中多台逆变器的管理,从集中控制和分散控制两个角度分析了多逆变器间的协调控制,探讨了集中的分层控制器和基于多代理的分散控制器。最后,针对微电网及其逆变器控制策略的发展,趋势给出了诸多展望和进一步的研究方向。