复杂环境中直流微电网母线电压的控制策略

有效的母线电压稳定控制策略是直流微电网在复杂的环境中稳定且安全运行极其重要的保障.以小型直流微电网为研究对象,基于开关表以直流母线电压为控制信号,建立了各接口网侧变换器分段调节母线电压的直流微电网母线电压控制策略,并作了仿真研究.结果表明:基于开关表的直流微电网母线电压控制策略可以实现直流微电网母线电压的稳定工作,保证该系统可以在孤岛、并网等运行环境下稳定工作,研究结果对于保证直流微电网在复杂的环境中稳定且安全运行具有实践价值.     

低压直流微电网母线电压控制策略

直流母线电压恒定是直流微电网运行控制的目标之一,考虑直流微电网并网和离网两种运行模式,提出基于交流电网和储能电池的直流母线电压控制策略.合理设计AC-DC变换器和DC-DC变换器的电压外环和电流内环控制参数,提高控制系统的动态性能,维持直流母线电压恒定,实现系统功率平衡流动.搭建直流微电网的Simulink模型,验证母线电压控制策略的有效性.结果表明当直流微电网系统内的负载波动时,母线电压控制策略可快速保障直流母线电压恒定,验证了提出的母线电压控制策略的有效性.     

低压直流微电网母线电压控制仿真研究

为了改良直流母线电压并优化储能系统的性能,提出了一种基于混合储能系统的母线电压控制策略。在此基础上设计一种基于二阶低通滤波器原理的功率分配方法,合理配置储能系统功率。搭建混合储能系统模型,并对该模型进行Matlab仿真,分析了直流微电网混合储能系统在负荷突变情况下的运行特性,仿真结果表明该控制策略能快速控制直流侧母线电压,并延长储能系统的寿命。     

混合母线微电网的功率平衡控制策略

为提高微电网在模式切换等暂态条件下的动态响应性能,提出一种基于交直流混合母线拓扑的微电网功率平衡控制策略.将直流母线和交流母线分别作为瞬态和稳态的两级功率平衡点,使分布式电源组群与储能装置经直流母线相结合进行联合供电.在暂态条件下,通过稳定直流母线电压迅速地匹配供需双方的功率,相应地调整逆变控制策略来稳定系统电压、频率及调节电能质量.仿真结果表明:在微电网运行模式切换和受扰动时,该方法均能使微电网实时满足负载的功率需求;电压幅值和频率稳定在额定值,相对误差小于1％;电能质量符合国家标准,总畸变率(THD)小于2％;电压和功率参数响应时间仅为0.02 s左右.     

基于机器学习优化换流站调相机稳态无功的方法

提高换流母线电压的暂态稳定对保障直流输电安全运行具有重要作用。在研究调相机与交流滤波器稳态输出无功协调对换流母线电压暂态稳定性影响的基础上,采用基于多二元表描述的电压暂态稳定裕度指标和支持向量机,提出了基于换流站母线电压和稳态无功协调状态预测母线电压暂态稳定裕度的回归建模方法,进一步利用回归模型,提出了提高换流母线电压暂态稳定裕度和降低系统网损的调相机与交流滤波器稳态无功协调优化方法。最后,利用雅中直流馈入江西电网的电力系统分析综合程序PSASP(power system analysis software package, PSASP)计算分析模型,验证了所提无功协调优化方法提升南昌换流站母线电压暂态稳定性的有效性。仿真结果表明优化方法能够充分挖掘调相机基于动态无功支撑提高换流母线电压对严重故障扰动保持暂态稳定的能力,同时减少交流滤波器的投运数量。     

一种新型直流微电网DC-APF控制策略

针对直流母线电压存在的纹波分量会对整个直流微电网供电电能质量以及设备运行安全性造成影响的情况,提出了一种新型直流有源滤波器(DC active power filter,DC-APF)控制策略,抑制直流母线电压纹波。在分析DC-APF的多种模态工作基础上,对纹波检测和抑制方案进行了设计优化;提出了基于小波变换Mallat算法的直流母线电压纹波检测法;在传统PI与模糊PI控制的基础上,提出了改进的模糊自适应PI控制,实现对补偿电流的跟踪控制方法;在MATLAB/Simulink仿真环境中搭建了含DC-APF的直流微电网系统模型。仿真结果表明,与传统的DC-APF控制策略相比,新型DC-APF控制方法可以实现对直流母线电压纹波的快速检测,具有良好的纹波补偿抑制效果。所提策略可提升DC-APF对纹波的检测性能和抑制效果,为直流微电网纹波检测与抑制提供新的思路。     

基于混合储能的电网友好型分布式电源的控制策略研究

本文提出了一种由间歇式可再生能源发电系统、能量型和功率型混合储能系统组成的分布式电源的控制策略.该控制策略包括直流母线电压控制和交流换流器的电网自适应控制两部分.首先,本文提出了直流侧可再生能源发电及混合储能系统之间的协调控制策略,并利用直流母线电压分区控制和DC/DC变换器多运行模式归一化模型有效地实现了直流母线电压稳定及各种运行模式的平滑切换,优化了锂电池的充放电过程,提高了储能系统的技术和经济性能;其次,提出了基于电压源下垂控制的交流侧换流器的电网自适应控制策略,引入了虚拟阻抗和自同步控制,提高了分布式电源的电网适应性,最后,通过PSCAD/EMTDC的建模仿真,验证了本文控制策略的有效性.     

微型电网双向DC/DC控制策略研究

分析户用型微电网系统Buck/Boost型双向直流斩波器(DC/DC)分别运行于Buck、Boost两种不同模式时的控制机理;针对不同运行模式,分别提出储能微源恒电流充电控制策略和恒母线电压放电控制策略。恒电流充电控制策略可实现储能装置稳态及直流母线电压突变时的恒电流充放电,恒母线电压放电控制策略既可满足系统稳态运行控制,也能满足直流母线参考电压突变及负载突变条件下的动态运行控制;仿真结果证明控制策略实现了期望的控制目标。     

直流微电网参数自适应虚拟直流电机控制策略

针对直流微电网中，负载功率突变会引起母线电压大幅波动，严重时导致系统失稳问题，以储能并联变换器为研究对象，提出一种基于微分补偿的虚拟直流电机参数自适应控制策略。该策略将储能变换器输出电压偏差反馈至微分补偿系数，使补偿系数跟随负载波动实时调节补偿系数大小，有效减小了功率波动对系统稳定性的影响，提高了系统动态性能，并且在并联系统中，可根据各变换器控制中电枢电阻的比值实现并联功率分配。建立了系统小信号模型，并利用伯德图和阻抗比判据分析关键控制参数对系统稳定性的影响。MATALB/Simulink仿真和StarSim HIL实验平台验证了本文虚拟直流发电机参数自适应控制策略的有效性。     

混合微电网中三相变换器的控制策略

混合微电网中一般通过三相变换器连接交流子网和直流子网,其控制策略对整个微电网运行特性有显著影响。混合微电网并网运行时,由大电网保证功率平衡,变换器控制策略用于维持直流母线电压恒定;孤岛运行时,设计的协调控制系统保证微电网内部功率平衡,变换器控制策略用于保持交流母线电压稳定。当微电网内部分布式电源功率以及负荷功率发生变化时,该变换器可以在整流、逆变和停机3种状态间平滑切换。最后,通过算例仿真验证了控制策略的可行性和有效性。     

直流微电网协调控制策略研究

直流微电网以其可靠性高、便于控制、损耗低等优点成为未来家庭的主要供电结构.本研究针对目前已有直流微电网控制策略的不足,研究了基于直流母线信号(DC Bus Signaling,DBS)的控制策略,该控制策略可以最大程度地提高新能源的利用率,采用直流母线信号实现直流微电网的最优控制;通过研究直流微电网的下垂控制实现了同一个电压等级下多个微源的功率分配及电压控制;通过研究各微源变换器的输出特性,实现了储能单元及并网变换器的下垂控制与恒功率平滑切换的控制方法;最后在MATLAB/Simulink中搭建了基于平均模型的直流微电网的仿真模型,对孤岛运行时的控制策略进行了验证,仿真结果表明所设计的控制算法能够实现直流微电网的协调控制.     

基于希尔伯特-黄变换的直流微电网母线电压振荡检测

直流母线电压稳定是直流微电网运行控制的目标之一,但由于直流微电网特殊的物理架构,易出现母线电压振荡现象.依据IEEE对电压振荡参数的规定,建立直流母线电压振荡信号的数学模型.考虑希尔伯特黄变换的模态混叠弊端,采用一种基于掩膜信号的改进希尔伯特-黄变换对母线电压振荡仿真信号进行检测.检测结果显示,该方法可以快速判断直流母线电压振荡的发生和结束时间,相对误差在0.378%以下,表明通过准确提取电压振荡信号的时频信息,希尔伯特-黄变换可实现对直流微电网母线振荡的检测与分析.     

DFIG网侧变流器控制策略的改进研究

当电网电压发生跌落时,风电变流器中直流母线电压会发生波动,影响风电系统的稳定运行.为了使直流母线电压快速恢复至指定值,基于电网电压定位方法,引入锁相环并改善前馈解耦,对DFIG网侧变流器的模型进行推导和分析.当电网电压对称跌落时,网侧变流器的电流参考值得到适当补偿,以降低直流母线电压波动.为了验证该控制策略的有效性,在Matlab/Simulink软件环境下搭建风电系统模型并进行仿真.仿真结果表明,所提出的改进控制策略能够有效降低直流母线电压波动.     

基于自适应虚拟电阻的低压微电网多阻性逆变器下垂控制策略

低压微电网线路阻抗以阻性为主的特点,影响了下垂控制策略的性能。为解决问题,首先通过电压、电流双闭环控制参数将逆变器等效输出阻抗设计成阻性,然后引入虚拟电阻,改善线路参数,以适应P-V、Q-f下垂控制。逆变器加入虚拟电阻之后,削减了功率之间的强耦合;但系统电压降落也会大为增加。因此,给虚拟电阻增加自适应环节,使其取值随母线电压幅值波动不断地调整,因而能够减小母线电压偏差,保证系统的稳定运行,提高微电网的供电质量;并有效抑制系统环流。最后,通过MATLAB/Simulink搭建仿真模型,仿真结果验证了所提控制方法的正确性和有效性。     

直流微电网孤立运行控制策略研究

在直流微网中没有无功功率流动,母线电压是衡量系统稳定和功率平衡的重要指标。针对没有大电网支撑的孤立微网存在的直流母线电压随着微网中分布式电源的间歇性波动和负载变化而波动或小范围突变,从而影响挂接在母线上的设备和负载稳定供电这一问题,构建了一种基于储能的孤立直流微电网系统,通过对蓄电池的充放电控制来抑制和消除直流母线电压波动,并对运行中出现的分布式电源输出波动和负载变化等情况进行了仿真实验。结果表明,直流微网孤立运行模式下,采用该控制策略的微电网能有效抑制外界环境变化带来的可再生能源功率输出的波动,向用户供应稳定的电力。     

基于双向DC-DC变换器的超级电容器储能系统研究

介绍了超级电容器的经典RC模型,详细分析了双向DC-DC变换器的工作原理及控制策略。构建了基于双向buck-boost电路的超级电容器储能系统模型,并进行了验证实验。实验结果表明不论是模拟直流母线电压波动实验还是单相两级式光伏发电系统突加、突减负载实验,超级电容器都能够工作在优化的充放电状态,使得储能系统能够很好地抑制直流母线电压波动,从而提高整个系统的稳定性。     

考虑SOC与电压信号的直流微电网变下垂截距虚拟惯性控制

为解决高渗透率直流微电网带来的低惯性问题，利用储能单元充放电提供的惯性支持能力，提出一种考虑SOC与电压信号的直流微电网变下垂截距虚拟惯性控制策略。首先，考虑荷电状态与电压波动约束，建立复合控制函数对下垂截距进行调节，使储能单元支撑功率均衡分配，又能跟随电压波动迅速动作，给系统提供惯性支持；其次，建立直流微电网小信号模型，给出变下垂截距定量约束，并论证了该约束内系统的稳定性；最后，利用MATLAB/Simulink仿真算例验证了该策略在储能单元充放电极限区域内的可行性，结果表明所提方法不仅能够增强系统惯性，还可实现储能单元的功率均衡。     

虚拟不可控整流矩阵变换器研究

矩阵变换器控制策略复杂以及电压传输比较低的问题,结合"虚拟直流母线电压"策略,提出虚拟不可控整流SVPWM的方法,虚拟整流器采用不可控整流方式,根据最大虚拟直流母线电压,从9个双向开关中选择相应的6个开关作为虚拟逆变器的控制开关;虚拟逆变器采用空间矢量调制技术进行调制.其控制算法与交-直-交变换器控制算法的复杂度相当,电压传输比在理论上可达到0.955.仿真和实验结果与理论分析一致,证明了该新型调制策略的可行性和优越性.     

兼顾功率协调控制的两级式光伏逆变器低电压穿越控制策略

为提高基于Boost电路的两级式光伏逆变器的低电压穿越(LVRT)能力,设计了以基于Boost的直流母线电压控制环为核心的兼顾有功、无功电流协调控制的LVRT策略.首先分析了两级式光伏逆变器的常规Boost电压控制模式和输出电流控制策略;在电网电压跌落时,通过引入基于故障前光伏阵列最大功率点电压前馈的母线电压控制外环改变Boost电压控制模式来快速调节光伏阵列的输出功率,以稳定直流母线电压和防止逆变器过流;同时,根据电压跌落深度,按比例减小有功电流id,在保证逆变器不过流的前提下输出无功电流iq,为电网提供无功支撑,以帮助电网故障恢复.最后,利用PSCAD/EMTDC仿真软件搭建100 k W两级式光伏逆变器模型进行控制策略验证,结果表明该策略不仅在电压发生深度跌落时仍能快速、有效地抑制直流母线电压升高,使光伏逆变器安全地实现低电压穿越,而且提高了其在电网故障期间的无功支撑能力.     

双向DC/DC变换器在直流微网中的应用

为了降低直流微网母线电压的波动,提出基于双向DC/DC变换器的储能控制策略。运用直流母线电压外环,双向DC/DC变换器电感电流内环的控制方法实现直流微网与储能系统之间能量的双向流动。在系统电压产生波动时能够恢复到正常工作电压状态。通过仿真验证所提控制策略的正确性。仿真表明储能系统通过控制策略可以实现能量的双向传递。并且当电压突变时,储能系统可以使直流母线电压稳定,提高了系统可靠性。