基于功率补偿量及下垂系数衰减的直流微电网并网转离网无缝切换控制策略

无缝切换控制策略是保证直流微电网稳定可靠运行的关键。针对传统并网转离网切换控制方法存在母线电压恢复慢、电能质量较差的问题,提出一种基于功率补偿量及下垂系数衰减的直流微电网并网转离网无缝切换控制策略。孤岛检测期间,并网变流器工作在电压控制模式,储能变流器(Energy Storage Converter, ESC)工作在下垂控制模式。通过建模分析,证明采用下垂控制时孤岛检测期间直流母线电压是可控的,由此得到下垂系数选择方法。孤岛检测完成后,以固定函数衰减ESC功率补偿量和下垂系数,实现ESC下垂控制和定电压控制的无缝切换,防止因ESC控制模式的突变而引起直流母线电压波动和ESC电流冲击。讨论了衰减函数的选择方法。仿真结果表明,所提无缝切换控制策略能够有效解决孤岛检测期间直流母线电压不可控的问题,抑制孤岛检测完成后因ESC模式切换时所产生的电流冲击。     

基于功率信号判别的光-储-燃直流微网协调控制策略研究

在直流微网孤岛模式下,针对常用的分层控制存在储能控制模式切换频繁、电压波动较大等缺点,本文提出一种基于功率信号判别的控制策略。以光伏阵列、混合储能系统、燃料电池构成的直流微网为研究对象,通过对光伏输出功率、直流母线电压电流及混合储能系统的SOC(state of charge荷电状态)等信息的实时采集,判断直流微网内的功率大小和方向,通过对各分布式电源的协调控制,使得微网系统功率达到平衡状态,进而维持直流母线电压的稳定。基于Matlab/Simulink仿真平台上搭建仿真模型,验证了微网不同模式切换控制策略的有效性,其控制策略明显优越于常用的分层控制策略。     

交直流微网PCC无缝切换控制策略研究

微网有两种典型运行模式,即并网运行模式和孤岛运行模式,当两种模式间需要切换时,为满足负载的不间断供电及较高的供电质量,微网与电网的公共连接点(PCC)是否能达到无缝切换已成为衡量微网系统控制策略优劣的主要指标。针对采用主从控制组网策略的交直流混合母线微网,通过深入分析微网的两种典型运行模式间进行无缝切换所需满足的条件,提出基于调频调相的PCC无缝切换控制策略。实验结果验证了所提出无缝切换策略的准确性、快速性和可靠性。     

虚拟同步发电机及其在多能互补微电网中的运行控制策略

针对西藏措勤县微网示范电站具有光伏、风电以及水电等在内的多能互补微网特性,研究并提出可以灵活实现微网组网的虚拟同步发电机(VSG)控制策略,讨论了多能互补微网系统各单元的组成及其控制,阐述了VSG的原理与系统建模,研究并分析了系统运行中光电站独立供电模式、光伏电站与水电站联合供电模式以及两种模式间的无缝切换策略,通过该微网的运行考核验证了所提控制策略的可行性与有效性。结果表明,所提的VSG控制策略具有较好的有功、无功均分性能;同时,还能很好地为系统提供惯性和阻尼,提升微网的供电质量与稳定运行能力;此外,还能满足微网不同运行模式之间的无缝切换。     

微网无缝切换控制策略研究

为缓解微网模式切换时带来的电压、电流冲击,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有差预同步控制方案。为保证储能逆变器控制策略同步平滑切换,提出了基于VSG及电流权值调节的无缝切换控制策略。为实现控制策略的软转换,令VSG控制与PQ控制共用电流内环,并通过电流权值调节2种控制策略的外环参考电流实现平滑过渡,保证了控制策略与PCC点开关的同步切换,避免了物理开关切换造成的电压、电流冲击,有利于微网的稳定运行。仿真验证了所提控制策略可行性和有效性。     

基于串联型分布式MPPT架构的直流微网系统无缝切换控制策略

为了提高直流微网系统中光伏单元的输出功率,以串联型分布式最大功率点跟踪(MPPT)架构代替传统的集中式MPPT架构,以光伏单元、蓄电池和负荷组成的直流微网系统为研究对象,分析了串联型分布式MPPT架构的控制策略。在不增加通信电路的前提下,提出了一种从MPPT模式到稳压降功率模式的无缝切换控制方法;为了保证直流母线电压稳定、串联型分布式MPPT架构安全运行以及延长蓄电池寿命,设计了直流微网系统的工况与能量管理控制策略。通过MATLAB/Simulink仿真分析表明:在环境失配情况下,采用串联型分布式MPPT架构可以大幅提升光伏单元的输出功率;所提控制方法可以有效地完成模式之间的无缝切换;所设计的系统能量管理控制策略可以良好地协调各单元运行,实现系统安全、稳定、高效运行。     

微网系统稳定运行及模式平滑切换研究

提出了一种基于对等结构的控制策略,实现微网系统在并网和孤岛两种模式下的稳定运行和平滑切换。稳定运行时的多环控制策略包含电压-相角下垂控制、虚拟阻抗控制和电压电流双环控制,可按逆变器额定容量之比精确分配负荷功率,保持系统电压幅值、频率的稳定。并网时采用基于双二阶广义积分器及锁频环的电压同步策略,使微网的电压幅值、相角快速向主网同步,从而平滑并网。解列时设计了功率同步策略,通过降低微网与主网间的交互功率,抑制切换时的功率冲击。仿真结果表明,所提控制策略能够保证微网系统的稳定运行,同时在过渡模式下,减小网络冲击,稳定系统频率,实现模式平滑切换。     

微电网系统无缝切换策略研究与仿真

微电网是由多种类型分布式电源和负荷构成的整体,具有运行灵活、管理方便、能量利用率高等特点,是智能配电网发展的关键环节之一。与传统配电网不同,微电网存在两种典型运行方式,即并网运行和孤岛运行;两种运行模式之间的自动、无缝切换在微网控制系统中占有重要地位。本文以微电网主从控制为基础,并网运行时分布式电源采用PQ控制方式,孤岛运行时主分布式电源采用v/f控制方式,而其他分布式电源保持PQ控制方式不变。研究微电网在并网运行与孤岛运行两种方式间切换的控制策略;通过调整公共连接点处输出电压的相角和幅值实现孤岛到并网的无缝切换,通过调整公共连接点处输出电压初相角为切换时刻电网电压相位实现并网到孤岛的无缝切换。并利用PSCAD/EMTDC仿真软件验证无缝切换控制策略的有效性。     

输水工程中构网型光储供电及控制策略

采用构网型光储系统为输水工程中的重要负荷供电具有良好的经济性和可靠性。为解决输水工程中光储系统在离网和并网模式转换过程可能产生的供电连续性、电压支撑和冲击电流问题,提出一种电子变流器快速切换控制策略,从理论上分析了并网供电至离网供电过程中SCR强制关断方法,计算了不同负荷电压幅值变化范围内并网电流关断时间,并通过实验验证了构网型光储系统并离网无缝切换策略的可行性。     

一种光储交直流微网并/离网无缝切换策略

微网存在并网与离网独立运行两种不同的工作模式,为解决其在两种模式之间的无缝切换问题,本文首先设计微网预同步软件算法,保证交流母线电压相位平稳连续,为并/离网的无缝切换奠定基础。其次,研究微网系统的基本结构和工作模式,结合微网系统并/离网工作模式切换时的外环输出特征,提出一种改进的外环将其应用于储能控制外环以及逆变器控制外环。该改进外环实现并/离网模式切换瞬间输出需求的重置功能,以补偿传统PI调节器切换时因线路潮流变化而引起的超调量,较好地解决了切换过程中交直流母线电压波动问题。最后,利用matlab/simulink建立光储微网系统模型对并/离网模式切换进行仿真验证,运行结果验证了所提改进策略的有效性。     

风储直流微网虚拟惯性控制技术EI北大核心CSCD

针对传统直流微网惯性低而导致直流电压质量变差的问题,提出风储直流微网的虚拟惯性控制策略。该控制策略将直流母线电压与大电网瞬时功率调节、蓄电池下垂系数调节以及风电机组转速调节联系在一起,使得各变流器在系统受到扰动时在各自直流侧虚拟出较大的电容值,以提高整个系统的惯性。另外,针对风电机组虚拟惯性控制的不足,提出直流微网协调虚拟惯性控制策略,协调控制大电网、蓄电池以及风电机组,在系统受到扰动时让大电网以及蓄电池提供的惯量由暂态电压的低频分量决定,风电机组提供的惯量由暂态电压的高频部分决定。在Matlab/Simulink中搭建风储直流微网模型并进行时域仿真,算例结果验证了该控制策略不管在直流微网并网运行或者离网运行的情况下,均能够改善系统暂态响应,提高直流母线电压的电压质量。     

直流微电网独立与并网模式无缝切换控制策略

独立与并网工作模式无缝切换是直流微电网的重要研究问题。为了解决这一问题,本文提出了一种基于大电网电压检测和储能双向DC/DC(Direct Current/Direct Current,直流/直流)变换器多控制环调度的切换策略,该策略根据SRF-PLL(Synchronous Reference Frame-Phase Locked Loop,同步参考坐标系-锁相环)检测的交流电压对DC/DC控制环路进行调度,在不同的运行状态下启动不同的控制环路,调整储能双向DC/DC变换器的功率流向与控制对象,实现微电网运行模式的无缝切换。在建立SRF-PLL和双向DC/DC变换器的s域小信号模型并设计不同控制环路补偿器的基础上,搭建了直流微电网的仿真平台,实现了所提出的无缝切换控制策略。在搭建的仿真平台上对储能双向变流器不同能量流向条件下的模式切换进行了研究。仿真结果表明,本文提出的控制策略具有良好稳态和暂态性能,可以满足直流微电网独立与并网模式无缝切换的控制要求。     

分布式发电系统无缝切换控制策略

双模式工作的分布式发电系统存在并网运行与独立运行工作模式切换及电流型控制与电压型控制的控制模式切换。实现运行模式的无缝切换,减小电流电压冲击,是双模式分布式发电技术的关键问题。传统无缝切换控制算法忽略两种切换的不同步性,造成切换过程中出现并网电流冲击大,负载电压波动等问题。本文提出一种电压电流加权控制策略,在不增加系统复杂度的情况下,保证切换过程中的暂态变量均可控,抑制电压电流冲击,实现无缝切换。最后在样机实验中证明了该方法的正确性和可行性。     

基于固态变压器的交直流混合配电系统协调运行控制策略

基于固态变压器(solid state transformer, SST)的交直流混合配电系统对于大规模消纳可再生能源具有重要意义,可靠的控制策略是保障混合配电系统稳定运行的关键。提出了基于SST的交直流混合配电系统协调运行控制策略,子网内“源、储、荷”的控制策略可自主实现子网内部的功率平衡;低压级能够维持低压交流母线电压,并实现交直流子网的互济互助;隔离级耦合中压直流母线与低压直流母线,支撑中压直流母线电压;中压级能够构建中压交流母线电压,实现低压级与中压级的互相支撑,并且在离网和并网时均采用电压源输出形式,无需切换控制策略,配合预同步控制实现模式间的无缝切换。RTDS仿真结果表明,系统可采用统一控制策略,无通信实现基于SST的交直流混合配电系统的功率协调与多模式间无缝切换,验证了所提控制策略的有效性与可行性。     

基于DBS的直流微电网能量协调控制策略研究

随着直流微电网系统的广泛应用,其控制技术得到不断关注。直流微电网系统由光伏阵列、电动汽车充换站、大电网及其接口变换器构成。针对其结构特点,采用一种能量协调控制策略以维持直流母线的电压稳定。该控制策略根据直流微电网中母线电压信息(DBS)进行运行模式划分,不同运行模式下,直流微电网各单元的控制策略可进行无缝切换,实现系统协调自治。采用下垂控制实现对多个光伏阵列或者电动汽车蓄电池模块的功率均分。仿真结果表明,直流母线电压保持稳定的同时,直流微电网系统能够在并离网不同模式间进行平滑切换,验证了控制策略的可行性与有效性。     

考虑分布式储能参与的直流配电网电压柔性控制策略

针对多节点直流配电网电压稳定性差且控制困难的问题,提出一种考虑分布式储能参与的直流配电网电压柔性控制策略。首先,分析直流配电网的拓扑结构,指出了现有控制策略在多节点电压调节方面的不足以及分布式储能参与调压的可行性。其次,推导配电网中交直流接口的电压-频率耦合关系以及双向直流接口的级联下垂特性。针对配电网端口交直流断面,将交流电网的频率波动经虚拟惯性作用与直流电压波动建立联系,生成虚拟电压差以控制储能响应频率波动,减小直流配电网的接入对交流电网的影响。针对配电网-微网变流器断面,依据接口类型的不同设计分布式储能单元的控制策略,使其响应配电网节点电压的变化,增强功率波动时直流电压动态稳定性,减小配电网运行模式切换的可能性。该策略仅需本地节点信息,无需通信,可扩展性好。最后,建立典型的两端直流配电网的仿真模型,通过系统仿真证明了所提柔性电压控制策略的有效性。     

微网系统并网/孤岛运行模式无缝切换控制策略

对于采用主从控制策略的微网系统,如何实现并网/孤岛工作模式之间的无缝切换是一项亟待克服的技术难点。首先介绍微网系统的基本结构和工作模式,结合微网系统并网/孤岛工作模式切换时的工作特征,提出一种改进的电压环调节器结构。即根据能量守恒原则,在工作模式切换前预先估算并设置调节器的输出需求,可较好地解决切换过程中微网母线电压的震荡和电流冲击等问题。其次,提出一种适合微网的软件锁相方法,保证各种切换条件下微网母线电压相位的连续性和平顺性,为不同工作模式间的无缝切换奠定基础,并对储能变流器的控制参数进行了优化设计。最后,建立微网系统的仿真模型和完善的实验验证平台,仿真和实验结果共同验证了所提控制策略和锁相方法的有效性和优越性。     

虚拟直流发电机励磁补偿控制策略

虚拟直流发电机(VDCG)功率协调控制策略将直流电机算法嵌入到DC/DC变换器控制回路中,使其模拟直流发电机运行特性,提升直流微网直流母线电压的动态稳定性。该控制通过功率分配环实现不同容量储能装置间的功率协调分配,但已有的VDCG功率协调控制策略均采用固定励磁磁通作为虚拟电机励磁系数,当再生能源输出功率发生波动或负载发生投切时,直流母线电压会产生稳态电压偏移。为消除母线电压偏移,在详细分析VDCG功率协调控制工作机理的基础上,提出虚拟直流发电机励磁补偿控制策略,通过实时补偿VDCG励磁,消除母线电压偏移,稳定直流母线电压。构建储能装置双机并联光储直流微网仿真及实验平台,分别在再生能源功率波动和负载投切情况下对传统固定励磁磁通功率协调VDCG控制及所提VDCG励磁补偿控制策略进行对比仿真及实验验证,证明所提控制策略的正确性。     

基于虚拟同步发电机的微网运行模式无缝切换控制策略

对于采用对等控制策略的微网系统,如何实现孤岛/并网运行模式间的无缝切换是一项亟待克服的技术难点。文中首先介绍微网系统的基本结构与工作模式,针对微网孤岛与并网运行模式的特点,提出一种满足微网孤岛/并网切换的虚拟同步发电机(VSG)控制策略。其次,为了适应微网的并网运行特性,提出一种基于控制器状态跟随的并行切换方法,即PQ控制的电流源模式和VSG控制的电压源模式的相位和电流指令都实时跟踪,为PQ/VSG控制模式间的无缝切换奠定基础。最后,建立微网系统的仿真模型和实验平台,共同验证了所提控制策略和并行切换方法的有效性。     

基于无源控制的双向并网变换器虚拟惯性控制策略

为了提高直流微网中双向并网变换器的动态性能并改善直流母线电压易受微网内部功率波动的影响,提出一种基于无源控制的虚拟惯性控制策略,即内环为无源控制,可实现对电感电流期望值的良好跟踪,外环为虚拟惯性控制,用于增强直流微网的惯性,提高直流母线电压的稳定性。通过建立小信号模型分析双向并网变换器采用所提控制策略时的性能与稳定性。仿真与实验结果表明,与基于PI控制的传统虚拟惯性控制策略相比,采用所提控制策略时的双向并网变换器受到负载扰动时,电压波动幅值减小5 V左右,具有更加良好的动态性能,同时还可有效提高直流微网的惯性。该策略同样可推广到直流微网中其他类型的变换器控制中。