基于一致性改进下垂控制的微电网频率研究

针对传统下垂控制在调节交流微电网频率稳定性时出现频率波动过大、调频死区的问题,提出一种基于一致性改进下垂控制的分层控制策略应用于含有多储能装置的交流微电网系统中,并构建含柴油发电机混合发电系统与孤网微电网互动的新模型。在此基础上,对微电网调节频率进行建模,通过所提出的分层控制对混合发电系统进行有功功率响应微电网需求,实现了稳定频率的目的。最后进行MATLAB/Simulink算例仿真。结果表明,所提出的一致性改进下垂控制的分层控制策略解决了分布式电源功率分配失衡问题,改善了微电网的频率质量。     

无差调频过程中微电源功率分配策略设计

微电网孤网运行时不同的微电源具有不同的调频特性,基于下垂控制的逆变器接口型微电源能根据运行要求自动分配扰动功率,但稳态时频率存在静态偏差。在下垂控制中加入积分控制可实现逆变器的无差调频,维持微电网的稳态频率恒定,但扰动功率全部由含积分控制环节的逆变器承担。针对这种无差调频控制策略,设计了逆变器的传递函数,通过数学推导验...     

永磁直驱风电机组的构网型控制与黑启动

当前,孤岛微电网的常规构网型控制适用于具有稳定功率输入的分布式电源,且孤岛微电网的常规黑启动方案多依赖大容量储能,经济性较差。面向对等运行模式下的孤岛微电网,提出了以永磁直驱风电机组为主电源的新型构网控制策略。在网侧变换器上建立其直流电压与孤岛微电网母线频率的实时联动机制,开发机侧变换器输出功率关于直流电压的下垂控制结构,使多台风电机组之间按照下垂系数之比自动分配负荷容量。根据所接负荷容量自动调节孤岛微电网的母线频率,实现了风电机组参与微电网的一次调频功能。通过变桨控制,实现了风速波动条件下孤岛微电网的稳定运行。提出了一种以直驱风电机组为主电源的孤岛微电网的黑启动控制策略,相较现有黑启动方案,无需附加大容量储能装置,从而降低了系统成本。最后,在PSCAD/EMTDC平台上,验证了理论分析的正确性与所提控制方法的可行性。     

基于公共母线电压的微电网孤网运行下垂控制策略

在微电网孤网运行系统中,传统下垂控制策略大多将频率引入控制中,但是在以纯逆变器为接口的微电网中,系统功率的不平衡量难以通过频率直接反映。根据微电网公共母线电压幅值(V),以及d轴与q轴电压的比值(rat)同微电网系统有功和无功不平衡量之间的关系,设计了P-V、Q-rat下垂控制策略。该控制策略能够使微电网在孤网运行时维持电压及频率稳定,并且使所有的分布式电源按照预先设定的下垂系数分配有功及无功功率。     

基于逆变型分布式电源的微电网控制策略研究

针对微电网运行模式切换存在控制失败的问题,提出了一种基于恒功率控制分布式电源和储能补偿装置相结合的微电网形式。利用德国DIg SILENT软件,进行了所提微电网形式的模型搭建,仿真了此微电网模型并网运行、解列及孤岛运行的运行特性。仿真表明,采用此控制策略的微电网能够实现微电网由并网到孤网,由孤网到并网运行模式的平滑切换,验证了此控制策略的正确性和有效性。     

孤岛模式下的微电网频率的协调控制研究

针对由可再生能源发电系统、常规柴油发电机组和蓄电池储能系统组成的微电网,提出了一种适合微电网在孤岛模式运行时的频率协调控制策略。该策略将系统频率的动态调节过程分为动态支持、下垂控制和无差调频3个层次,对各微电源进行分层协调控制。在该控制策略下,当可再生能源发电功率或负荷大幅波动后,首先蓄电池快速地向系统提供动态支持,分担了柴油发电机的电磁功率,从而抑制了频率初期下降或上升的幅值;扰动初期过后,系统稳态频率先后在微电源的下垂控制和无差调频的作用下完成将一次调频和二次调频的任务。利用DIgSILENT/Power Factory仿真软件研究了微电网在有功扰动下的动态运行特性,仿真结果表明了所提出的控制策略可以在微电源有功出力或者负荷需求变化时,有效地协调控制柴油发电机和蓄电池的有功功率输出,提高了微电网在孤岛模式下的频率性能。     

基于混合储能的微电网功率控制策略

微电网中间歇式微电源输出功率较大的不确定和波动,给微电网孤网运行时的电能质量和并网运行时的功率可调度控制带来了巨大的挑战.采用单一的储能系统平滑功率波动,不仅无法很好解决上述两种问题,且不利于延长储能元件的寿命.文中利用超级电容的高功率密度、快速充放和蓄电池适于平抑长周期功率波动的特点,提出了基于超级电容和蓄电池组成的混合储能系统及相应的控制策略,微电网孤网运行时采用超级电容平滑波动频率较高的功率,并网运行时结合蓄电池平抑频率较低的功率,通过两者的共同作用提高了微电网孤网运行的电能质量与并网运行的可调度性,同时避免了蓄电池频繁充放电.在PSCAD/EMTDC中建立微电网仿真模型,验证了所提出的混合储能结构及其控制策略的可行性.     

基于模糊-下垂控制的光伏直流微电网混合储能功率分配及母线稳压研究

针对离网型光伏直流微电网中光伏输出功率与负载消耗功率不匹配引起的母线电压波动问题,通常采用蓄电池和超级电容相结合的混合储能装置进行补偿,一般通过下垂控制对储能装置进行功率分配,传统下垂控制很难实现下垂系数按照不同频率特性的功率波动进行有效调节,其分配特性还会受线路阻抗等其它因素的影响。文章在传统下垂控制的基础上提出了模糊-下垂控制策略,实时优化下垂系数,平抑系统内部因素所引起的负面影响,实现直流微电网中不平衡功率在蓄电池和超级电容间的合理分配。通过MATLAB/Simulink仿真证明,所提出的模糊-下垂控制策略能够有效实现直流微电网中的功率调节,抑制母线电压的波动,提高了系统的鲁棒性。     

单元机组控制策略对电网频率影响分析

探讨发电厂侧单元机组一次调频、OPC参数设置对孤网运行时电网频率稳定性的影响。通过对一起铝电网孤网运行时因低频造成的垮网事故进行分析,发现事故原因与单元机组一次调频限值设置不当,OPC控制策略设置考虑不周全等因素有关,并提出了改善措施。对单元机组一次调频、OPC控制策略等进行改善后,可有效提高孤网运行时电网频率稳定性。     

微电网孤岛模式下虚拟同步发电机的频率控制研究

在微电网孤岛运行方式下采用传统虚拟同步发电机的控制方式,仅具有一次调频的功能;利用虚拟同步发电机控制参数灵活的特点,提出了一种改变下垂控制系数的二次调频策略,该策略利用频率和负荷变化量即可整定出新的下垂控制系数;虚拟同步发电机可根据负荷变化过程中频率是否超过其限定值,在一次调频控制和二次调频控制间灵活的切换,实现了微电网支撑频率的目的,提高了微电网抵御负荷变化的能力。最后通过MATLAB/Simulink仿真实验平台搭建了微电网的孤岛运行模型,验证了微电网孤岛模式下频率控制策略的正确性和有效性。     

微网孤岛运行的分散自趋优控制策略

提出了一种适用于微网孤岛运行的分散自趋优控制策略,该策略无需微网中央控制器和通信系统即可实现系统的三次分层控制,包括分散一次控制、分散二次控制和分散三次控制。其中,一次控制沿用传统的线性下垂控制策略,保持了微网良好的线性动态特性;二次控制仅借助各台分布式发电机的输出端频率信息即可直接参与系统调频,使微网的频率能够维持在允许的范围内;三次控制采用考虑发电机成本的非线性下垂控制策略,使各台分布式发电机遵循等微增率准则,实现微网的优化运行。此外,通过设计不同时间常数的低通滤波器,使三次分层控制实现了动态解耦,使控制策略既能满足微网静态特性的要求,又具有良好的动态特性。最后,由仿真算例验证了所提控制策略的有效性。     

基于分布式两级控制的孤岛微网网络化控制策略

针对传统微网下垂控制的网络化控制策略中数据传输随机丢包对系统控制精度和稳定性影响的问题,提出一种基于分布式两级控制的孤岛微网网络化控制方法。采用初级控制实现负荷分配,同时增加分布式次级控制部分弥补电压和频率偏差提高孤岛微网负荷分配精度并维持微网稳定,通过改进的分布式卡尔曼(Kalman)滤波估计微网电压与频率输出状态,可有效避免数据传输随机丢包对系统稳定性的影响。所提的控制策略可实现二次型性能指标的全局最优控制,且对较小程度的数据丢包率具有鲁棒性。仿真实验验证表明,所給出的控制方法是有效可行的。     

基于改进功率环的微电网对等控制策略研究

基于传统下垂控制方法存在的不足,同时考虑减小微电网依赖于通信系统,使负荷和分布式电源能够即插即用,提出一种基于改进功率环的微电网对等控制策略。传统的下垂控制方法会造成系统频率和交流母线电压的偏差,针对该问题,引入电压补偿环节和频率补偿环节,构建改进的功率环反馈控制器。利用该控制策略对由2台同容量分布式电源构成的微电网进行仿真分析,并和采用传统下垂控制方法所得结果进行比较,此外,在并网/孤网切换模式和负荷投切模式下,分析该控制策略下的微电网运行特性,仿真结果表明了基于改进功率环的微电网对等控制策略能够有效降低系统频率和交流母线电压的偏差。     

三相不平衡的单/三相交直流混合微网能量协同管理策略

针对三相不平衡的单/三相交直流混合微网,直流微网内分段下垂的自治分布储能系统和交直流微网接口变换器的区域电能均衡的能量管理策略被分别设计以实现均衡功率和提高可再生能源利用率。首先,单/三相交直流混合微网的拓扑结构及其功率交换模式被建立。然后,针对基于分段下垂曲线的储能系统易出现的局部环流、难以实现分布式电源和负载即插即用等问题,设计了一种动态均衡的荷电状态一致性策略。提出了计及恒功率交互、混合微网电压、频率稳定性,基于分段下垂的自治分布储能系统与区域电能均衡策略的协调控制方法。最后,通过仿真和实验验证了所提能量管理策略的有效性。     

基于混合储能动态调节的独立混合微电网分布式协调控制

为了减少功率损耗和确保独立交直流混合微电网稳定运行,设计一种新的基于混合储能动态调节的分布式协调控制策略。通过检测直流电压和交流电压频率,该策略对连接交直流微电网的双向AC/DC变流器输出功率进行动态调节。混合储能中采用下垂控制自动调节蓄电池的输出功率,同时超级电容器迅速提供负荷功率的高频分量,以减小负载突变对蓄电池和母线电压造成的冲击。此外,在逆变器的下垂控制器中引入电压前馈补偿量来减小交流负荷的电压波动。最后,利用Matlab/Simulink搭建了混合微电网仿真模型。仿真结果表明,在不同工况下,该分布式控制策略均能控制混合微电网稳定运行及电压稳定。     

微网孤岛运行时基于逆变器的新型功率控制

提出了一种在微网孤岛运行下逆变器无信号线功率分配的新型控制策略——动态功率平衡。当微网被动或主动地与上级电网断开时,微网会处于孤岛工作模式。在这种情况下,通过逆变器连接的电源则表现为电压源,其幅度和频率则通过下垂特性得到控制。然而,当负载重载或轻载时,这种下垂特性会产生大的频率偏移;平缓的下垂特性可以避免频率的过大偏差,但却使得逆变器之间难以功率分配。与传统的下垂控制相比,通过动态地改变大容量逆变器中下垂曲线的位置,动态下垂曲线控制则可将系统频率控制在一个设定的范围内,这样不但使得微网中大部分电源工作在额定功率下,在负载降低时也能充分利用新能源发电,同时这些逆变器仍可以保持原有的功率分配特性。还给出了控制方法的分析与设计,通过应用PSCAD/EMTDC仿真,验证了此种控制方法。     

微网孤岛运行时基于逆变器的新型功率控制

提出了一种在微网孤岛运行下逆变器无信号线功率分配的新型控制策略——动态功率平衡。当微网被动或主动地与上级电网断开时,微网会处于孤岛工作模式。在这种情况下,通过逆变器连接的电源则表现为电压源,其幅度和频率则通过下垂特性得到控制。然而,当负载重载或轻载时,这种下垂特性会产生大的频率偏移;平缓的下垂特性可以避免频率的过大偏差,但却使得逆变器之间难以功率分配。与传统的下垂控制相比,通过动态地改变大容量逆变器中下垂曲线的位置,动态下垂曲线控制则可将系统频率控制在一个设定的范围内,这样不但使得微网中大部分电源工作在额定功率下,在负载降低时也能充分利用新能源发电,同时这些逆变器仍可以保持原有的功率分配特性。还给出了控制方法的分析与设计,通过应用PSCAD/EMTDC仿真,验证了此种控制方法。     

低压微网中基于单相电压独立控制的下垂控制

三相四线制低压微网中,由于接入大量单相负荷,常引起三相不平衡情况。而传统控制方法在三相不平衡情况下不能有效控制低压微网在孤岛运行时的电压和频率稳定。针对三相四线制低压微网特点,设计了单相电压独立控制的下垂控制方法。论文首先在考虑低压微网的阻抗特性主要呈阻性的情况下,采用了改进的下垂控制方法,并设计了单相电压独立控制,使控制系统能够运行在三相不平衡负荷下;然后设计两级控制对低压微网孤岛运行时的频率和电压进行控制,并对误差量进行修正;最后根据设计的控制策略进行系统仿真分析验证方法有效性。在PSCAD平台上通过对搭建的小型低压微网算例仿真,验证了基于改进下垂控制的单相独立控制方法的有效性以及能够实现低压微网孤岛运行时电压频率稳定的要求,所设计的方法能够达到在三相不平衡情况下的控制目标。