孤岛微电网电压不平衡补偿及负序电流均分协同控制策略

针对孤岛微电网中三相电压不平衡以及负序电流易受线路阻抗影响的问题,提出一种基于动态一致性算法的电压不平衡分布式分层协同补偿策略.在分布式二次控制层中,通过分布式稀疏通信网络实现相邻的分布式电源间实时数据交换,采用动态一致性算法估算全局平均电压和平均负序电流,自适应调节功率下垂控制的电压参考值和电压不平衡补偿参考向量,以实现电压不平衡补偿和负序电流的均分控制.该控制策略不仅能很好地对PCC点的电压进行补偿,还实现了负序电流的均分.最后,仿真结果验证了所提方法的有效性和可行性.     

孤岛微电网的电压不平衡二次控制策略

为了解决微网公共耦合点(point of common coupling,PCC)电压不平衡问题,提出基于二次控制的电压不平衡补偿方法.该方法依据分层控制理论,建立二次控制层,通过二次控制层中的微电网中央控制器对每个分布式电源的本地控制器产生的偏差进行二次控制与调节,并采用低带宽通信网络实现控制层之间的信息交换.而本地控制层则采用改进的下垂控制方法,并加入虚拟阻抗环来控制逆变型微源的等效输出阻抗特性;电压电流环则采用准比例谐振控制实现电流、电压的无静差控制.该方法不仅从全局的角度补偿PCC点的电压偏差,而且实现无功功率的精确分配.最后仿真验证了所提控制策略的有效性.     

多母线微电网电压不平衡分层分区优化控制

在含多母线的孤岛微电网中,不同的区域和母线对电能质量的要求各不相同.为满足各母线对电能质量多样化的需求,需对多母线孤岛微电网电压质量进行分区控制.针对此问题,在电压不平衡补偿机理分析的基础上,提出一种电压不平衡分层分区优化补偿策略.该分层分区控制结构包括三层,其中,二次控制层主要生成电压不平衡补偿参考量(UCR),作为分布式电源(DG)的补偿依据,实现公共耦合点(PCC)的电压不平衡补偿;三次控制层,采用人工蜂群算法(ABC)获得最优的三次补偿增益,以此调节DG输出功率参考值,使各DG补偿量按容量比例分配,实现电压质量分层分区优化控制.仿真结果验证了所提策略的有效性和可行性.     

多智能体系统在微电网中的应用

分布式电源的复杂和多样性增加了微电网能量管理和控制的难度,因此基于多智能体系统(Multi-agent system, MAS)的分布式分层协同控制策略被提出,其具有平衡功率和能量、稳定电压和频率、实现资源优化管理和经济协调运行的优点。该文主要对MAS在微电网中的应用情况进行全面系统的分析、对比、归纳总结。对比分析了微电网分层控制策略,研究表明基于MAS的分布式分层控制可以提高系统灵活性、可靠性。研究了不同的MAS建模方法的优缺点,为优化控制策略的选择提供依据。对通信时延、一致性协议、即插即用拓扑等方面进行阐述,综合分析了不同通信补偿方法。归纳出下一步基于MAS的分布式分层协同控制与优化的研究方向。     

基于虚拟阻抗的微电网分布式无功分配策略

交流微电网孤岛运行时,分布式电源因线路阻抗差异的问题,导致传统下垂控制输出无功功率不能合理分配。为此,提出了一种基于自适应虚拟阻抗的分布式无功分配策略。分布式控制中,利用动态一致性算法得到无功信息,构建自适应虚拟阻抗以降低因线路阻抗不同造成的功率耦合,实现各分布式电源输出无功功率按容量比例分配。针对下垂控制输出电压偏差问题,引入电压补偿环节,使得输出电压恢复到额定值。所提策略构建的分布式控制无需进行全局通信,仅通过本地控制器与相邻控制器交换信息,即可得到全局无功信息。最后通过不同的案例分析仿真实验,验证了所提控制策略的有效性。     

微电网主从控制建模仿真

考虑到微电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Droop控制可实现负荷功率变化时不同分布式电源间变化功率的共享,而电压/频率(V/f)控制和Droop控制均可在微电网孤岛运行时为微电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.根据不同电源特性针对性地采用不同控制技术组合,并对微电网孤岛运行模式和并网运行模式之间切换的运行特性进行分析,获得了微电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以及PQ-Droop综合控制策略的正确性和有效性.     

采用一致性下垂控制的多储能微电网的协调运行研究

直流微电网的主要控制目标是确保合理分配负荷至每个微源并保持直流电压稳定.提出一种基于一致性下垂的分布式协调控制策略,用于具有多个储能单元的直流微电网.使多个储能单元在分层控制的框架下根据一致性协议实现协调控制:第1层控制采用P-V下垂控制方法;第2层控制采用基于离散一致性算法的二次电压补偿;第3层控制各储能单元的荷电状态,得到最优下垂系数.该控制方法在低通信条件下通过本地信息可以进行全局控制,实现母线电压调节和精确的功率分配.在Simulink中建立仿真模型,仿真结果表明可以实现功率均衡的分配,很好地控制了系统能量的平衡.     

分布式能源微电网调峰控制方法研究

为了提高分布式能源微电网调峰控制能力,提出基于节点电压幅值调制的分布式能源微电网调峰控制方法。获取电流分布集,得到收敛值,计算出不同调度模式下的稳态电压,得到分布式能源微电网调峰参数,计算分布式能源微电网调峰参数融合结果,构建分布式能源微电网调峰控制模型结合节点电压幅值调制方法,实现分布式能源微电网调峰控制。仿真结果表明,采用该方法进行分布式能源微电网调峰控制的稳定性较好,提高了能源微电网的输出稳定性,并且方法的负荷跟踪能力较强,验证了所提方法的较好实用性。     

基于鲸鱼算法改进下垂控制的微电网平滑切换策略

在传统下垂控制所在微电网系统负载发生突变时，可能无法维持整个微电网的稳定；在模式切换过程中存在功率振荡、母线电压偏离过大等问题.针对此类问题，提出一种基于鲸鱼算法改进下垂控制的方法.依据电压幅值及频率波动，应用鲸鱼算法调整优化相应参数；将优化结果反馈到下垂参数计算中，用于解决切换时产生的功率振荡及频率偏移问题；搭建MATLAB/Simulink模型进行仿真验证.仿真结果显示：优化后的算法能够减少功率振荡幅度及频率偏移，实现微电网的孤网与并网平滑切换.在负荷突变工况下，功率偏差最大为13.78%,改进后降至3.97%,从扰动至稳定状态所用时间缩短了37.52%,提高了系统的供电质量，证明了该改进控制策略的有效性.     

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.     

基于改进下垂控制的并联微源功率分配控制策略研究

针对传统下垂控制策略的多台逆变器并联孤岛运行时,因固有局限性及分布式电源之间的线路阻抗差异,会导致频率偏移、电压偏差和各逆变器不能按比例精确输出无功功率,导致系统不稳定的问题.提出一种新型改进下垂控制策略.将功率偏差量和电压偏差量引入传统下垂控制策略的串联校正环节中,提高有功-无功功率的分配精度,实现PCC处频率和电压...     

基于下垂系数自适应调节的VSG控制策略

虚拟同步发电机技术(VSG)促使电路中无旋转元部件的分布式电源具有了同步发电机的有功频率及无功电压调节特性,但离网运行模式下,VSG的一次调频与一次调压本质上是一种下垂控制,属于有差调节,负载功率的改变,将导致其输出频率和相电压幅值偏离。针对此问题,通过分析VSG有功功率变化与频率变化之间的关系、无功功率变化与电压变化之间的关系及功率调节的动态特性,选取下垂系数作为优化对象,引入参数自适应调节的方法,提出一种下垂系数依据实际情况自行调整的改进型VSG。仿真结果表明,在离网运行模式下,改进后的控制策略与传统VSG相比,不仅能维持微电网功率平衡,而且实现了频率的无差调节和相电压幅值调节的小偏差。     

孤岛微网模糊PI下垂控制仿真研究

处于孤岛运行的微电网,通常采用下垂控制方式对其输出电压幅值和频率进行控制.而传统下垂控制策略在微网负荷波动情况下,存在电压幅值和频率难以稳定的问题,提出一种基于模糊PI控制的改进下垂控制策略.该策略引入模糊PI控制,通过采集电压幅值和频率的变化,经模糊推理来实时调整下垂系数,减小了负荷功率波动对系统的影响,提高了微电网的稳定性.通过在Matlab/Simulink中建模仿真,验证了该控制策略的可行性.     

非线性预测控制及其在微电网中的应用

针对具有异质通信延迟和数据丢失的多智能体非线性系统的输出一致性问题,提出了一种网络化的多智能体预测控制方法。首先,结合输入输出反馈线性化和分布式滚动优化的方法,解决了非线性系统的预测问题。主动通信约束补偿机制的引入,克服了传统控制器仅在最大允许时延情况下实现输出一致性的保守性问题。其次,引入了代理之间的协调和控制成本,即综合考虑了控制目标和系统约束,使得所设计的协调控制器更具物理意义且更易实现。分布式控制器的引入还将大幅减轻大规模网络化多代理控制系统的计算负担。最后,在MATLAB/Simulink软件环境中,该算法被应用在一个具有4个发电单元的分布式智能微电网上,以解决其电压恢复问题。研究结果表明:所提出的网络化分布式预测控制方案,可以有效地解决多代理系统所遭遇的通信约束问题,并使得系统在一定的性能指标下实现输出一致性,即微电网可以在较低的控制成本下,实现时延的主动补偿及给定的380 V电压值的快速跟踪。     

一种400Hz逆变电源的无线并联综合控制方法

针对传统无线下垂并联控制系统稳态均流精度和输出电压控制精度之间存在的固有矛盾,以及输出电压幅值控制中存在的无功功率偏差的问题,本研究采用了一种新型并联综合控制方法,其中对幅值控制采用新的自适应下垂控制算法,以进一步提高无功功率的均分程度,同时电压精度与传统下垂法使用最小的下垂系数的输出电压一致;本研究采用虚拟阻抗使逆变器具有固定的输出阻抗,克服了由于输出阻抗不一致引起的环流过大;本研究还采用积分器补偿器,缓慢调整所有并联逆变电源参考电压的幅值和频率,使系统进入稳态后既消除环流又保证输出电压的控制精度。通过仿真验证了该方案的良好性能。     

孤岛微电网VSG功率均分综述

随着风能、太阳能等可再生能源组成的分布式发电单元的广泛应用,由各种分布式发电单元组成的微电网将成为未来的发展方向.微电网孤岛运行时,各种发电单元按比例实现功率均分是孤岛微电网基本功能之一.然而由于输出阻抗的差异会导致各个分布式发电单元功率均分效果不佳,同时采用传统下垂控制实现发电单元并联运行会时会使得输出电压和频率出现偏差,从而影响系统稳定性,为此实现各个发电单元的功率均分维持输出频率和电压的稳定成为了当前的研究热点.基于非通信的虚拟同步发电机(Virtual Syn-chronous Generator,VSG)控制方法通过模拟同步发电机(Synchronous Generator,SG)的外部特性,具有较大的惯性和即插即用的特点,在逆变器并联中得到广泛应用.对多种VSG功率均分的控制策略进行了总结,详细分析了各自的优缺点,并对其未来的发展做出了展望.     

基于PSCAD的微电网孤网模式建模与仿真

针对传统下垂控制受微网线路阻抗因素的影响,无功功率难以实现精确的分配问题,采用一种无功-电压微分(Q-dU/dt)下垂控制.该策略是基于电压幅值变化率的电压补偿控制方法,实现无功功率的精确分配.在PSCAD中分别建立该方法的控制系统模型,并对系统孤网运行模式进行仿真研究,结果验证了控制系统模型的有效性.     

基于模型预测控制的孤岛微电网频率二次控制策略

在多逆变器并联的孤岛微电网系统中,由于线路阻抗以及负荷分布不均等因素的影响,采用传统的下垂控制会导致稳态下系统频率偏离额定值.为了消除频率偏差,通常采用分层控制方法,但二次层中采用PI控制无法解决不确定通信延时对系统稳定性的影响.为此,在分层控制的基础上,提出了一种基于模型预测控制的孤岛微电网频率二次控制策略,在二次控制系统设计中采用模型预测控制方法,以此解决不确定延时对系统频率的影响;并采用小信号模型和参与因子分析系统的稳定性.最后,通过Matlab/Simulink仿真验证采用所提控制方法的分层控制系统对不确定延时具有较强的鲁棒性,验证了所提控制方法的有效性和可行性.     

基于一致性的微电网分布式不对称功率分配控制

微电网中分布式发电可使微电网的电能质量增强,但线路阻抗不匹配时传统功率下垂控制方法不能保证负荷不对称功率的精确分配.针对此问题,提出了一种基于一致性和自适应虚拟阻抗的分布式负序功率均分控制方法.该方法通过引入负序虚拟阻抗使分布式发电单元按容量精确分配不对称负荷.设计了多智能体一致性算法,自适应调整负序虚拟阻抗,消除线路阻抗不匹配带来的影响,实现了不对称功率准确分配.仿真实验结果验证了该控制方案的正确性和有效性.     

含多分布式电源的孤岛微电网改进下垂控制策略

含多分布式电源并联运行的孤岛微电网,由于各线路阻抗差异,采用下垂控制策略无法实现无功功率合 理分配。为此,提出一种自调节虚拟阻抗下垂控制策略,通过无功功率调整虚拟阻抗,在不检测线路阻抗参数 的情况下补偿阻抗差异引起的输出电压差异,使各逆变器输出无功功率均等分配或按容量比分配。在Matlab / Simulink 中搭建含有两个分布式电源并联运行的孤岛微电网仿真模型,在两种情况下验证了改进下垂控制策略 能实现无功功率均分和按容量比分配。