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.     

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。     

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.     

基于二次调频的孤岛微网自适应旋转惯量控制策略

传统的虚拟同步发电机(VSG)控制策略中引入同步发电机(SG)的旋转惯量和阻尼系数,解决了大规模分布式能源接入微网时缺少惯性的问题,然而固定的旋转惯量无法兼顾负荷扰动下功率振荡及频率波动.针对这一问题,提出一种基于二次调频的旋转惯量自适应控制策略,增强系统惯性,实现功率和频率的实时动态调节.首先,借鉴SG的外特性建立VSG的数学模型,分析孤岛模式下不同旋转惯量对系统动态响应的影响;然后,在旋转惯量控制中引入角频率偏移量和变化率形成自适应惯量控制,减少系统在负荷扰动时的超调量和振荡时间,并分析重要参数对系统稳定性的影响;最后,通过Matlab/Simulink仿真软件,将其与传统VSG控制策略进行对比分析,验证了所提新型VSG控制策略的可行性和优越性.     

含恒功率和下垂控制机组的微网小信号模型简化分析

为了使微网小信号模型更加简练,分别只考虑采用下垂控制策略机组和采用恒功率(PQ)控制策略机组的下垂控制环节、直流侧电压和无功控制环节的动态性能.由于交流侧滤波电抗一般大于线路阻抗,近似认为采用PQ控制策略机组的输出功率取决于其逆变器桥臂输出电压的幅值和相角,从而可跟下垂控制简化模型相统一,便于小信号模型建立.针对取较大下垂系数难于保证功率分配外环稳定问题,在有功下垂控制环节中增设了前馈环节来改善系统稳定性,最后通过时域仿真加以验证分析结论.     

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.     

基于自适应虚拟阻抗的逆变器并联控制策略

低压微网中，各并联逆变器之间的连接线路因长度、损耗等不同导致各逆变器并联线路阻抗存在明显差异，在常规下垂控制下，各并联逆变器间有功功率存在无法均分的问题。针对上述问题，提出了一种基于虚拟阻抗的自适应控制策略。首先，以逆变器功率传输特性与阻性下垂控制方程为基础，分析并联逆变器在线路呈阻性时有功功率分配不均的原因；其次，在传统定值虚拟阻抗基础上，通过引入并联逆变器的输出功率差构造虚拟阻抗，自适应地补偿线路阻抗差异，在不获取本地线路阻抗参数的情况下实现功率均分；最后，在MATLAB/Simulink仿真平台上建立逆变器并联系统的仿真模型，进行验证和分析。结果表明，所提方法能有效实现逆变器间有功和无功功率的均匀分配，且适用于本地负载不同的情形。基于自适应虚拟阻抗的控制策略改善了并联逆变器间功率的均分水平，可为低压微网中并联逆变器功率控制的优化设计提供参考。     

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。     

基于虚拟同步发电机的孤岛微网主从控制下的稳压稳频

对于主从结构的独立微网系统,其稳压稳频的有效控制是系统稳定运行的有效保障。文中针对传统下垂控制存在频率和电压偏差较大的问题,将虚拟同步发电机控制策略引入到主逆变器控制中,使其具有与同步发电机相类似的外部特性,即具有虚拟惯性和阻尼特性,通过虚拟励磁控制中的端电压调节环节来缓解电压—无功下垂特性所引起的电压降。主逆变器采用电压电流双环控制,从逆变器则采用恒功率控制。在主逆变器电流环中加入电流补偿量对有功和无功进行解耦,并建立解耦下的虚拟同步发电机控制小信号模型,再根据根轨迹分析控制参数对主控单元动态性能和稳定性的影响。仿真和实验结果表明,相对于传统下垂控制,在孤岛微网主从控制下虚拟同步发电机控制能更好地稳压稳频。     

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。     

基于新型直流牵引供电系统的变下垂控制策略

与传统交流制式牵引供电系统相比,基于模块化多电平换流器的中压直流(medium voltage direct current based on modular multilevel converter, MMC-MVDC)牵引供电系统具有电能品质高、供电距离远以及便于分布式可再生能源系统和储能系统接入等诸多优势。针对传统下垂控制下MMC-MVDC牵引供电系统中存在的输出电压跌落、功率分配不平衡问题,提出一种变下垂控制策略。该方法在传统下垂控制中引入下垂扰动量和电压补偿量,利用一致性算法根据各所输出电流得到下垂扰动量实时动态调节下垂系数实现负载功率在各所之间的均匀分配,同时各所输出电压的平均值稳定在额定值附近且偏移量较小。该策略在保证电能质量的同时提高了牵引变电所容量的利用率,在负荷突变时该系统也能较快地重新达到稳态,具备良好的动态特性。最后,在MATLAB/Simulink中搭建了两牵引变电所模型,将提出的控制策略与传统下垂控制进行对比,仿真结果验证了该策略具备较好均流特性的同时能够基本无差地跟踪输出电压参考值,保证MMC-MVDC牵引供电系统的安全、稳定运行。     

基于虚拟电阻的复杂直流网络P-V下垂控制方法

针对复杂直流网络控制困难的问题且现有文献很少有基于虚拟电阻的下垂系数计算方法的情况,设计了一种将复杂电网等效为简单放射状网络的方法,并提出一种基于虚拟电阻的P-V下垂控制方法。首先,定义虚拟母线及虚拟节点,将节点分为3类并分别处理,得到一个等效的放射状电网拓扑结构。然后,根据简化结果推导出P-V下垂系数的求取公式,得出控制策略。最后,仿真结果表明了所提电网等效方法和基于虚拟电阻的P-V下垂控制策略的有效性和可行性。关键词：虚拟节点；虚拟电阻；PV下垂控制；复杂直流系统；网络等效化简     

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。     

基于自适应滑模和下垂控制的微源逆变器并联运行策略

针对微源逆变器并联运行过程中存在的负荷扰动和功率分担精度问题,在组合式三相四线制逆变器拓扑的基础上,提出一种新的三环控制策略.该策略包含滑模电压内环、虚拟阻抗环和功率外环.其中,电压内环通过自适应鲁棒三阶滑模控制有效提高了逆变器的抗干扰和动态性能;在分析滑模电压闭环逆变器等效输出阻抗的基础上,分析了输出阻抗和线路阻抗对功率分配的影响机理,进而针对不同功率等级逆变器设计虚拟阻抗反馈系数,使逆变器等效输出阻抗呈阻性并满足功率分配的要求;最后,在传统下垂控制外环中加入暂态下垂项,用于消除系统中的低频振荡,并提高逆变器的动态性能.仿真分析和单相实验结果均验证了上述控制策略的有效性和鲁棒性.     

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.     

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。     

改进的多端柔性直流系统多点直流电压无差协调控制策略

针对换流站采用传统下垂控制消纳不平衡功率时引起的直流电压偏差问题,提出一种改进的多点直流电压优化协调控制策略。将不平衡功率作为前馈补偿量注入传统下垂控制中,通过平移下垂曲线来实现直流电压的准无差调节;根据换流站功率裕度,来合理设定各换流站的前馈补偿量;为避免不平衡功率过大而导致下垂控制换流站满载运行,将偏差控制引入定有功功率换流站,协同下垂控制换流站消纳余下的不平衡功率。最后,基于PSCAD/EMTDC建立五端基于电压源换流器的多端柔性直流输电系统(voltage source converter based multi-terminal high voltage direct current, VSC-MTDC)系统模型进行仿真,仿真结果表明,所提控制策略可以实现直流电压的准无差调节,优化了系统的潮流分布,提升了系统的运行稳定性。     

光储式电动汽车充电站直流微网运行控制策略研究

针对光储式电动汽车充电站直流微网运行中面临的光伏发电、电动汽车充电的随机性波动问题,提出了一种基于光伏电池最大功率跟踪、储能电池充放电及系统并网控制的运行策略,有效提高了系统运行的稳定性与鲁棒性.该控制策略采用扰动观察法对光伏最大功率点跟踪控制,以有效提高光伏发电的利用率.同时采用双向DC/DC变换器对电池充放电状态进行控制,并基于双向AC/DC变换器对直流微电网与大电网能量的双向流动进行控制.为验证该控制策略的有效性,建立微网模型进行仿真实验.结果 表明,该控制策略能够明显提高微网直流母线电压的稳定和光伏发电的利用率.     

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。