基于虚拟同步发电机的微网逆变器控制策略

针对基于下垂控制的微网逆变器控制方式的不足,研究了一种新的微网逆变器控制策略.该控制技术通过本体算法的实现及调速器、励磁调节器的设计,模拟了同步发电机的工作特点与控制特性,使微网逆器在孤岛与并网模式下能稳定运行,具有良好的预并列控制及功率均分控制特性,提高了微网逆变器控制的可靠性和灵活性.仿真和试验结果表明:该微网系统能根据有功与无功负荷的变动对逆变器输出电压的幅值与频率进行快速调节,以保持系统电压和频率的稳定性;同时,在逆变器孤岛状态下并联运行时,能根据逆变器容量按比例进行负荷分配,以维持系统的功率平衡,满足了微网逆变电源的控制要求.     

带储能系统的小型风力异步发电机稳压稳频控制

针对小型风力异步发电机机端特性的不稳定,提出了带储能系统的异步发电机稳压稳频控制方法。在直流侧并联铅酸蓄电池系统进行储能,通过控制整流器实现直流侧有功和无功的双向流动。该控制方法包括电压外环和频率内环两个控制环,电压和频率控制器都采用的是PI控制器,用改进的锁相环法实时检测系统的频率变化。为了验证控制方法的有效性,进行了MATLAB/Simulink控制系统仿真和实验。结果表明:采用带储能系统的稳压稳频控制可以提高异步发电机的机端特性,改善独立供电系统的电能质量。     

基于虚拟磁链的微电网分布式逆变电源的功率平衡控制

对分布式逆变电源组成的微电网在独立运行模式下的功率平衡控制进行了研究。在分析功率下垂特性的基础上,通过引入虚拟阻抗,将传统高压电力系统中的功率下垂特性曲线应用到中低压的微电网,实现微网功率平衡控制,并给出了电压源逆变器的参考控制电压。引入虚拟磁链,将电压的控制转化为空间磁链的控制,通过滞环控制器实现空间磁链的快速跟踪。系统的仿真结果表明系统负载变动时,微电网各逆变电源能合理分配负荷,所述的控制策略有效。     

电网波动下并网逆变器的解耦双同步法研究

电网电压不平衡时,并网系统中含有正、负序电压分量.由于负序电压分量的存在,使用传统控制策略时系统中会出现大量谐波,影响逆变器输出电流质量.针对此问题,提出一种基于解耦双同步的四闭环并网逆变器控制算法,对正、负序电压分量进行分离控制,能有效减小负序电压分量的影响.在Matlab/Simulink中搭建模型分别对电网电压不平衡时采用传统控制策略和基于解耦双同步控制策略的控制过程进行仿真对比研究.仿真结果表明基于解耦双同步的并网逆变器控制算法可有效减小负序电压产生的谐波,提高逆变器输出电流质量.     

分布式可再生能源并网逆变器控制策略研究

为满足分布式可再生能源并网要求,提出一种模拟同步发电机特性的并网逆变器控制策略.引入惯性与阻尼特性,建立了并网逆变器控制策略的数学模型.采用近似同步发电机励磁无功调节、有功频率下垂特性调节,实现并网逆变器在孤岛运行时维持电网电压、频率稳定,在并网运行时实时跟踪有功、无功指令,提高系统的稳定性.仿真结果证明了所提出控制策略的可行性.     

基于改进虚拟同步机的风储微网综合控制

微电网中负荷变化与风电等分布式电源出力不确定性给整个微网稳定带来很大困难。针对风电出力波动问题,采用虚拟同步发电机控制结合深度强化学习对电池储能系统输出进行控制：首先搭建包含风电、电池储能、负荷、外部电网的微网模型,其次利用深度确定策略梯度算法对虚拟调速器进行设计,结合奖励函数通过反复学习训练生成调速器实现对虚拟同步发电机的改进。最后,在Matlab/Simulink软件中搭建对应的仿真模型,与下垂控制、传统虚拟同步发电机控制进行对比,仿真验证了并网到离网切换场景与孤岛运行场景下,所提出的控制方法对微网频率与电压有良好的稳定效果,可以实现对负荷有功功率与无功功率的快速追踪。     

光储交直流混合孤岛微网控制策略研究

针对现有的微网功率管理通常需要复杂编程来实现,提出一种无需复杂编程的综合控制策略来实现光储交直流孤岛微网的协调控制。在考虑储能荷电状态和直流母线参考电压偏差量越限的情况下,在前级结构中构建多回路功率控制策略,将越上限的储能荷电状态或直流母线参考电压偏差量反馈到光伏功率控制器中,使得光伏控制器偏离最大功率运行点,同时调整光伏输出的参考电压,进而防止储能荷电状态超过设定的上限或直流母线电压骤然上升。反之将越下限的储能荷电状态或直流母线参考电压偏差量反馈到需求响应侧发送切除直流负载命令,防止荷电状态超过设定的下限和直流母线电压骤然下降,从而实现了系统前级功率平衡并运行在安全范围内。另外,微网后级的逆变器采用主从控制模式,主逆变器采用虚拟同步发电机控制策略,实现对系统电压频率的控制及负荷的跟随;从逆变器采用恒功率控制策略为后级提供期望的功率需求。MATLAB/Simulink仿真结果表明:前级多回路功率控制策略与后级基于虚拟同步机的主从控制策略相联动,确保了所提混合微网在不同工况下能协调光伏功率和储能功率平衡,并使微网系统能稳定可靠运行。     

低压微网多逆变电源的综合控制策略设计

针对微电网通常是接入低压配电网的情况,分析了低压微电网输电线路与传统高压输电线路阻抗比的差异,对低压微网功率传输进行了理论修正.在此基础上采用不同的控制策略对低压微电网进行综合控制,联网模式下为了执行支撑本地电压和调节馈线潮流,微电源采用PQ控制策略;孤岛模式下为确保负荷能各自快速分担负载和电压频率稳定,微电源采用电压频率V/f下垂控制.为保证逆变器输出阻抗与线路阻抗相匹配,在逆变器控制策略中引入阻性虚拟阻抗,根据低压线路参数呈阻性的特点,对传统高压大电网下垂特性进行修正,通过旋转坐标正交变换矩阵,对电压频率V/f下垂控制进行了改进,使得传统的V/f下垂控制得以扩展应用于低压微网中.仿真验证分析,证明了低压微电网系统下设计的综合控制策略能够保证系统与运行的稳定性和可靠性.     

基于VSG的大规模储能系统功率变换器并网控制策略与稳定性研究

大规模储能的应用能够平抑分布式电源输出功率的波动,提高电网对于分布式电源的消纳性。为提高大规模储能系统并网稳定性,利用传统同步发电机的旋转惯量、阻尼等特性,提出将"虚拟同步机"控制技术运用到储能功率变换器的控制中,实现系统的调压调频和功率控制。该文模拟了同步发电机的机械模型与有功下垂特性,建立了虚拟同步机的功频控制器结构,提出了并网预同步控制策略,实现虚拟同步机和电网的电压幅值与相位的一致,最后通过Matlab仿真验证了控制策略的可行性。     

基于VSG的储能逆变器控制策略及无缝切换技术

为应对储能逆变器在并离网切换时产生的电压波动和冲击电流，基于微网孤岛和并网运行模式的特点，提出虚拟同步发电机控制策略。通过对微网无缝切换关键技术分析，提出基于频率扰动的微网预同步控制。为实现控制策略的无缝切换，利用VSG控制和PQ控制共用电流内环，实现外环参考电流平滑过渡，确保控制策略切换时刻和PCC开关动作时刻的同步性，保证了VSG在两种运行模式之间平滑切换，有利于微网的稳定运行。在MATLAB/Simulink仿真平台下搭建模型，验证所提控制策略和切换方法的有效性和可行性。     

基于解耦双同步和改进V/F的离网逆变器控制研究

离网逆变器三相负载不平衡时,逆变器输出电压同时存在正、负序分量.针对传统控制策略下输出电压存在大量谐波的问题,提出一种基于解耦双同步和改进V/F的离网逆变器控制算法.研究正负序分离变换矩阵、dq坐标下产生的耦合项,使用解耦双同步法、V/F控制解耦后的正、负序电压分量;在Matlab/Simulink中搭建离网逆变器仿真模型.仿真结果表明,三相负载不平衡时,基于解耦双同步和改进V/F控制算法能有效减小离网逆变器输出电压谐波畸变率、提高电压质量、为负载提供优质电能.     

孤岛微电网中逆变器并联功率与电压均衡控制技术研究

针对微电网中采用传统双环控制的逆变器并联系统功率均分精度较低以及输出电压和频率的偏移问题,分析了并联系统的功率均分机理及输出电压外特性,提出了一种基于虚拟阻抗和输出电压-频率瞬时值调节的逆变器并联运行功率与电压均衡控制策略。在传统的双环控制器中增加虚拟阻抗环,改善了输出阻抗特性,采用P-ω、Q-V下垂控制法提高了功率均分精度;同时加入输出电压幅值和频率调节环,对由下垂引起的电压、频率的偏移进行二次调节,能保证较高的输出电压质量。仿真和实验结果表明,所提出的功率与电压均衡控制策略使孤岛微网中的并联逆变器较好地均分负载功率,同时维持输出电压和频率为额定值,验证了所提算法的有效性。     

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。     

微电网系统中多种逆变器的并联组网控制策略

采用氢燃料蓄电池单体的串并联组成的电池模块作为储能系统中的主要储能装置,多种逆变器连接在同一条公共线上.在微电网处于孤岛运行模式时,考虑到储能单元的逆变器间环流的存在、不同设备控制器的不同工作特性、低通滤波器存在的影响,提出新的下垂控制理论.利用逆变器模拟同步发电机的频率调节特性,保证负荷发生变化时微电网频率的稳定性;利用静止无功补偿器SVC补偿系统无功,以保障系统电压的稳定,进而实现多种逆变器的组网运行.利用PSCAD仿真软件进行仿真,验证对所建立的模型采取的一系列控制策略的有效性和正确性.     

具备电压稳定和谐波抑制的分频下垂控制器

针对以分布式发电为主的微网中可能存在的谐波问题,设计出同时兼备能量转换和谐波抑制的复合型逆变器,可有效解决此类问题。利用分频下垂控制策略和虚拟阻抗技术,有效解决了多逆变器并联运行时各逆变器在基波及谐波域均按照各自的容量承担负载。研究了目前分频下垂控制策略谐波抑制效果不佳及没有考虑新逆变器并入系统带来的问题。在谐波域下垂控制中引入电压闭环负反馈,避免了新逆变器并入系统带来的冲击对公共节点电压偏移和谐波抑制的影响,提高了下垂控制的鲁棒性。并且讨论不同容量逆变器下垂系数与虚拟阻抗设计时的比例问题,使得各逆变器在基波及谐波域均能按各自容量分配功率。最后设计出符合谐波抑制效果明显,电压偏移小,基波及各次谐波域内均能按容量分配功率的分频下垂控制器。通过PSCAD仿真结果验证了不但可以抑制谐波,改善公共节点电压偏移,而且各逆变器在基波及谐波域均可功率精确分配。     

一种适用于低压微网的下垂控制方法

由于传统的下垂控制方法对微网系统控制存在一定的局限性,提出一种基于阻抗复合控制的下垂控制方法。根据输出有功和无功实时动态改变下垂系数,利用动态变系数和暂态变系数的方法抵消线路阻抗的不匹配;采用开环和闭环补偿虚拟阻抗产生的电压降,在校正输出阻抗的同时避免虚拟阻抗产生的电压跌落,改善无功功率的动态和稳态均分特性;最后采用MATLAB/Simulink软件仿真验证所提出控制算法的可行性。     

具备电压稳定和谐波抑制的分频下垂控制器研究

针对以分布式发电为主的微网中可能存在的谐波问题,设计出同时兼备能量转换和谐波抑制的复合型逆变器,可有效解决此类问题。利用分频下垂控制策略和虚拟阻抗技术有效解决多逆变器并联运行时各逆变器在基波及谐波域均按照各自的容量承担负载。通过研究目前分频下垂控制策略谐波抑制效果不佳及没有考虑新逆变器并入系统带来的问题。本文在谐波域下垂控制中引入电压闭环负反馈,避免了新逆变器并入系统带来的冲击对公共节点电压偏移和谐波抑制的影响,提高了下垂控制的鲁棒性。并且讨论不同容量逆变器下垂系数与虚拟阻抗设计时的比例问题,使得各逆变器在基波及谐波域均能按各自容量分配功率。最后设计出符合谐波抑制效果明显,电压偏移小,基波及各次谐波域内均能按容量分配功率的分频下垂控制器。通过PSCAD仿真结果验证了该方不但可以抑制谐波,改善公共节点电压偏移,而且各逆变器在基波及谐波域均可功率精确分配。     

基于虚拟阻抗和虚拟功率的VSG多机并联运行功率协调控制设计

虚拟同步发电机(virtual synchronous generator, VSG)技术是通过微网逆变器模拟传统同步发电机(synchronous generators, SG)的特性,使得分布式能源可以提供相应的惯性和阻尼特性,能够主动为大电网提供电压和频率支撑,提高了电力系统的稳定性.针对中低压微网输电线路呈阻感性,VSG多机并联会产生的功率分配不均的问题,提出了虚拟阻抗和虚拟功率结合的控制策略,能够使VSG多机并联在不满足阻抗匹配条件下精确地分配负荷功率.阐述了传统VSG模型,以便确保VSG具有SG的特性,然后搭建了不同容量的两台VSG并联运行模型,分析了VSG多机并联系统关键参数的匹配方法,最后通过Matlab/Simulink对单台VSG和两台并联VSG进行了仿真,验证了所提控制策略的有效性和可行性.     

风力发电并网逆变器低电压穿越控制研究

针对风力发电并网逆变器的低电压穿越控制问题,给出了并网逆变器在dq两相旋转坐标系下的数学模型和电流内环控制的前馈解耦方程,提出了直流母线稳压和逆变器并网独立控制的思想,设计了一种靠逆变器自身为电网提供无功补偿的控制策略.并采用Matlab/Simulink软件建立了仿真平台,对提出的控制策略进行验证,结果表明此方法适用于电网电压跌落故障,能够大幅提高穿越能力.     

基于改进型i_p-i_q检测方法的配电网静止同步补偿器及其控制器的设计

指示电流检测环节是配电网静止同步补偿器(D-STATCOM)的重要环节。但在系统三相电压不平衡且电网电压基波频率波动的情况下,采用传统的i_p-i_q检测方法无法快速、准确地检测非线性负荷的电流,从而导致DSTATCOM中的无功电流检测环节产生误差,进而影响系统的无功功率平衡,造成系统电压不稳定。针对此问题,提出了在传统i_p-i_q检测方法基础上进行改进的方法,并且采用自抗扰控制器(ADRC)对检测环节进行控制,从而实现有功与无功电流的解耦,最后在仿真软件中搭建10 kV配电网线路模型进行仿真。验证表明,此检测方法能够准确地检测和补偿系统的谐波和无功分量,并且自抗扰控制器优于传统比例-积分-微分控制器,具有良好的跟踪效果和抗扰特性,同时说明了改进型检测方法和控制器的可行性。