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.     

微电网孤岛运行的主从控制策略研究

为实现微电网孤岛运行时多个分布式电源的协调控制,提出主从控制策略。即主分布式电源采用阿控制。为微电网提供稳定的电压和频率;从分布式电源采用P-Q控制,使可再生能源得到充分应用,从而使微电网孤岛运行具有良好的稳态和动态性能．MATLAB仿真结果表明,主从控制策略能使各分布式电源之间较好地协调,满足了系统电压和频率的要求．     

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。     

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.     

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.     

孤岛微电网分布式协调无功均分策略

针对微电网中采用逆变器下垂控制的分布式电源时难以实现无功出力合理分配,存在无功环流等安全运行隐患的问题,该文提出一种基于有限时间一致性控制的孤岛微电网分布式协调无功均分策略。该方法在无集中控制器的架构下对无功出力进行均分控制,减少系统无功环流,提高电压质量。相较于传统的一致性策略,所提出的无功均分策略的收敛速度更快,能实现收敛时间及速度的优化,且可适应微电网各种扰动。通过在PSCAD/EMTDC中建立孤岛微电网仿真模型,在多种场景下验证了分布式无功均分策略的有效性和适应性。     

低压微电网逆变器并离网平滑切换控制

分布式能源通过电力电子变换器与本地负载、储能设备等相结合构成微电网;并实现在并网、离网及并离网相互切换模式下的稳定运行。采用下垂控制实现微电网离网运行时逆变器输出电压和频率的稳定、并网运行时输出功率的恒定,并且不改变控制方式实现并离网的平滑切换控制。由于传统下垂控制在离网运行时,逆变器输出电压与频率存在一定的偏差;并且为了使逆变器输出阻抗呈阻性以减小控制参数对输出阻抗的影响,采用一种改进的下垂控制策略;并在逆变器双闭环控制中加入虚拟阻抗。仿真结果验证了改进下垂控制策略在离网、并网以及并离网相互切换运行时的有效性,以及相比于传统下垂控制策略的优越性。     

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。     

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.     

微电网规划仿真系统开发与应用

为解决微电网示范工程的规划设计问题,研究并开发了一套基于Matlab的微电网容量规划与运行仿真系统。区别于传统仿真软件的实现方式,该系统可支持微电网多种应用策略下的环境编程,实现原始数据分析、分布式电源容量配置、储能系统规划、系统运行仿真等功能,并具有较高的应用适应性和仿真结果精度。在西藏尼玛微电网项目中的应用结果表明,该微电网规划仿真系统可以模拟微电网实际运行效果,为微电网在前期规划阶段针对分布式电源容量的经济性规划提供有益的参考。     

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。     

含旋转电机接口和逆变器接口的微网小信号稳定性分析

提出了一种包含了逆变器接口（voltage source inverter,VSI）、同步电机接口（synchronous generator,SG）的独立微网控制策略,并分析了其小信号稳定性。VSI 接口和 SG 接口的分布式电源均采用下垂控制策略,二者之间无需实时通信,可实现负荷功率共享。建立了系统的小信号状态空间模型,主要包括：同步发电机及其控制器的小信号模型、逆变器及其控制器的小信号模型、电网络及负荷小信号模型。计算了下垂增益变化时的根轨迹,得到了系统主特征值随参数变化的根轨迹,计算了不同状态变量对特征值的参与因子。稳定性分析结果表明：当所有分布式电源采用下垂控制时,引入同步发电机接口的分布式电源,系统频率小信号稳定性大大增强。PSCAD 时域仿真验证了特征值计算的正确性。     

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。     

基于改进下垂控制的并联电流源环流抑制策略

传统的下垂控制为电压型控制,通过下垂方程对电压的幅值和相位进行整定,在电流源并联系统中受到限制,使得电流分配精度不高,且环流抑制效果有限。对此,采用了一种针对电流源并联系统的改进下垂控制策略,结合下垂方程对电流的幅值和相位进行调整,输出参考电流,提高了电流分配精度,可以更好地应用在电流控制系统中。该策略引入了纯感性的虚拟阻抗,在减小功率耦合的同时提高了环流抑制效果,同时针对虚拟阻抗的使用而导致的母线电压跌落,在无功下垂控制回路中使用了电压补偿,减小电压跌落的同时得到了更加精准的输出电流。最后,通过MATLAB/Simulink仿真与搭建实物样机并进行相应实验,验证了理论分析的可行性。     

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。     

考虑网络攻击的微电网弹性分布式控制策略

为了提升攻击检测和隔离响应的速度,降低对系统的负荷,提出了一种针对网络攻击的微电网弹性分布式控制策略。首先分析了3种类型的时变网络攻击对对通信链路、局部控制器和主控制器的影响。然后提出了一种弹性分布式控制策略,使得每一个参与者都能及时、迅速地检测和隔离损坏的链路和控制器。在控制策略中引入开关频率随机的非周期间歇控制机制,从而提升微电网系统对连续攻击的鲁棒性。最后通过仿真平台对提出的方法进行验证。结果表明:该分布式控制策略能够在不妨碍微电网正常运行的情况下,及时准确地检测和隔离网络攻击。