含多种形式能源发电的微网状态转换协调控制策略

针对包含多种连续性和间歇性DG、储能装置以及敏感负荷的微网,提出了一种基于状态转换的协调控制策略。以微网中允许出现的有效运行状态为基础,通过将微网当前运行状态和触发事件作为中央控制器的输入变量,各可控元件的控制方式作为输出变量,制定微网运行状态转换方案。为保证敏感负荷的可靠供电,考虑微网所有运行状态下系统频率无差调节和储能装置的容量限制,提出了笔者定义运行状态下各元件相应的控制方式和状态转换触发事件。利用PSCAD/EMTDC软件仿真分析了3种典型的运行状态转换过程,结果表明所提协调控制策略能够保证本地敏感负荷不间断供电,实现了微网状态之间的平滑转换和频率无差调节。     

具有快速并网功能的微网系统控制策略

为提高微网系统的性能,本文在已有的微网系统控制策略基础上,针对以下两点对其进行优化:一是微网用分布式电源输出功率限幅功能,用以抑制多台微网用分布式电源并联运行时,由于下垂特性不同而导致的微网用分布式电源过载或功率反向注入问题;二是微网系统离网状态向并网状态切换时,在微网系统二次调频控制的基础上添加频率扰动策略,用以缩短微网系统的频率调节时间,实现微网系统与电网的快速同步.本文对所提出的这一控制策略进行了分析,并利用4台容量为25 kVA的微网用分布式电源变流器和1台90 kVA可调模拟负荷组成微网系统实验电路,通过微网系统并网/离网无缝切换实验验证了这一控制策略的可行性.     

小型混合动力船舶微网系统建模仿真

为了提升包含柴油发电机、光伏阵列及储能装置构成的小型混合动力船舶微网系统在复杂航行状态下的运行稳定性,首先对各电能变换装置建模,并在此基础上提出了一种适配于工况负荷动态波动下船舶微网的能量管理调度策略,分析了逆变电源在不同工况下的转换控制方法。然后在此基础上利用MATLAB/SIMULINK建立准确描述系统的仿真模型,并进行能量管理策略仿真。仿真结果表明,该能量管理调度策略能够有效地控制船舶微网各单元的功率输出,满足船舶在不同运行工况下对功率分配的需求,实现微网稳定运行。     

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.     

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。     

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.     

低压微网孤岛模式下改进的下垂控制策略

针对多台分布式电源并联孤岛运行时,使用传统的下垂控制策略存在功率振荡以及受负荷波动影响较大等问题,提出了一种基于简化情感智能控制器的低压微网P-V下垂控制策略,功率控制中引入自调节下垂系数环节,电压外环控制中引入具有参数自学习能力的简化情感控制器。结果表明,与传统下垂控制方式相比,基于简化情感智能控制器的低压微网P-V下垂控制策略可以更好地实现系统功率的准确均分,抑制功率振荡和减少负荷变化带来的电压波动,提高系统的动稳态性能。     

基于灵敏度分析的中低压一体化配电网电压控制策略

为减小光伏系统对中低压配电网电压的影响,并充分利用光伏逆变器的剩余功率,提出一种基于灵敏度分析的中低压一体化配电网的电压控制策略.建立包含中低压的两级控制模型,以网损和电压偏移量为目标函数,融合传统的无功补偿控制与分布式电源的功率控制.通过电压灵敏度和网损灵敏度,将传统的多目标控制转换为两阶段的单目标控制,选取灵敏度高的设备作为控制设备,用于电压控制和网损优化.算例分析结果表明,该文策略能协调中低压一体化配电网中的各类控制设备,电压越限时能恢复电压、降低网损;相对于多目标优化算法,灵敏度指导算法优化效率高、优化后的电压水平高.     

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.     

基于克拉克变换原理的微电网孤岛检测技术研究

简要介绍了微型电网的相关概念,并在理论分析的基础之上,针对传统的孤岛检测方法速度慢,且存在较大盲区、检测效果不理想等缺陷,提出了一种基于克拉克变换原理的孤岛检测方法。推导了微电网产生孤岛后逆变器的输出电流、电压方程以及电压分量转换方程。使用Matlab/Simulink建立了微电网的孤岛检测仿真模型。根据所提出的检测方式对微电网的运行状态和孤岛运行状态进行了仿真分析。给出了相应的仿真分析曲线。仿真结果表明了该方法是正确有效的。     

蓄电池超级电容混合储能双重解耦控制策略

蓄电池-超级电容器混合储能系统既可充分应用功率型储能器件的物理特性,又可优化蓄电池的充放电过程,是储能技术未来发展方向之一。本研究中提出了一种主从结构双重解耦控制策略,利用功率前馈解除了母线电压与扰动输入间的耦合关系,也抑制了耦合扰动输入对超级电容端电压的影响,将端电压有效维持在一定范围,解决了传统控制策略下超级电容的过充过放问题,简化了控制过程;而且在保证微电网稳定运行的同时,使得蓄电池的充放电电流变化平滑,降低其变化率,延长其使用寿命,并提高了微电网孤岛运行储能系统运行的可靠性。最后通过仿真分析,验证了所提控制策略的正确性。     

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.     

含V/f控制IIDG的独立运行微电网故障特性分析

独立运行微电网的故障特性与并网运行时有很大不同,微电网中大部分微电源为IIDG,其故障特性受分布式电源的控制方式影响,因而需要对含V/f控制IIDG的独立运行微电网故障特性进行分析.先分析了V/f控制和PQ控制两种控制策略,然后分析了仅含V/f控制IIDG的独立运行微电网与同时含V/f和PQ控制IIDG的独立运行微电网的输出电流和并网电压故障特性,最后在PSCAD/EMTDC仿真软件上搭建微电网仿真模型进算例验证.     

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。     

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。     

含有大量感性负荷的海岛微电网黑启动优化策略

在极端自然条件下,容易造成海岛微电网全面崩溃,此时需要进行黑启动使整个系统恢复,但是海岛微电网中含有大量感性负荷会影响黑启动过程.为了提升海岛微电网黑启动的效率,提出一种基于虚拟有功负荷的海岛微电网黑启动优化策略.首先提出黑启动电源启动顺序优化模型,利用熵权法对不同DG的黑启动能力进行评价;然后,提出负荷恢复优化模型,以负荷恢复量最大和负荷恢复重要程度最大作为目标并利用PSO算法进行求解;接着,提出DG与负荷的路径恢复优化模型并利用最小生成树的Prim算法进行求解.另外,还提出虚拟有功负荷构造方法,在黑启动过程中考虑将感性负荷与并联补偿电容一起等效为有功负荷,从而提高黑启动成功率.最后,采用简化的19节点微电网结构进行仿真验证,结果表明,与传统优化的黑启动策略相比,本文方法在黑启动过程中负荷恢复量提高了46.8％,同时考虑了负荷的重要程度,并且,路径恢复总时间减少了8.8％.此外,根据本文中提出的虚拟有功负荷构造方法,仿真结果表明当并联电容提供的无功足够时,在黑启动过程中可以明显减小感性负荷对系统电压造成的影响.     

基于变论域模糊滑模观测器的微网逆变器系统容错控制

针对微网逆变器系统量测回路中,电流互感器故障及虚假数据注入攻击问题,提出基于滑模观测器融合变论域模糊控制的异常量测信号估计与电流补偿容错策略。基于电流量测量设计并网模式微网输出反馈线性二次型最优控制器,构建电流互感器故障及虚假数据注入攻击模型,根据Lyapunov稳定性理论及线性矩阵不等式方法设计滑模观测器,构造融合异常量测信号估计值的电流补偿容错控制策略;最后提出基于模糊推理的变论域模糊控制方法实现滑模增益的动态调整,提高观测器估计性能。仿真及实验表明,电流互感器故障及虚假数据注入攻击将使微网逆变器系统的稳定控制器失效,所提出的容错控制策略对多场景下异常电流量测信号的估计精度更高,可确保微网安全稳定运行。     

基于矩阵摄动理论的微电网建模与优化控制

针对微电网系统稳定性和输出一致性问题,提出了一种优化控制方法.首先,建立了微电网系统小信号模型、系数矩阵和增量摄动矩阵,解决了系统特征值求解过程中的计算量大的问题.在此基础上,以稳定性、阻尼比和稳定裕度为性能指标建立了初次优化目标函数,矩阵摄动理论与人工鱼群算法相结合,对系统进行了初次优化控制.同时,为了保证微电网中各微源输出的频率和电压一致性,建立了再次优化目标函数,应用人工鱼群算法对系统进行了再次优化控制.最后通过仿真验证了所提控制策略的正确性与有效性.