基于下垂控制的微电网新型控制策略

文章提出一种适用于低压微电网运行的新型正弦虚拟有功-频率下垂控制策略。首先,通过坐标旋转变换实现功率的解耦控制,使传统下垂控制能够扩展应用到低压微电网中。然后,采用正弦虚拟有功-频率下垂控制,无须下垂限幅控制环节即可保证逆变器功率输出在功率限值范围之内,并且改进的控制策略在额定功率附近下垂系数比较大,可减小无功分配误差。最后,以Matlab/Simulink为仿真平台建立微电网仿真模型,仿真结果验证了所提改进控制策略的正确性和可行性。     

微电网孤岛模式下无功分配及电压优化分层控制策略

针对在微电网孤岛模式下并联运行的分布式电源采用传统下垂控制策略时存在无功功率受并网线路阻抗影响较大、电压偏离额定值等问题,提出了微电网孤岛模式下无功分配及电压优化分层控制策略,将微电网优化控制过程分为两层:初级控制层针对分布式电源无功功率受并网线路阻抗影响较大问题,提出变系数法下垂控制策略,根据下垂特性和线路特性约束方程调整下垂系数,实现无功功率精确分配;二级控制层应用多智能体一致性算法维持微电网电压稳定。仿真模型使用PSCAD/EMTDC搭建,结果表明,分层优化策略使无功功率合理分配的同时提高了微电网电压水平。     

不同功率等级逆变器并联的改进下垂控制策略研究

针对多样性分布式电源(distributed power generation,DPG)在阻感性的低压微网中并联运行时线路阻抗不一致的特点,在传统无功下垂控制中加入电压补偿改善无功功率的分配效果,但分配精度较低,DPG间产生无功环流。该文提出一种不同功率等级逆变器并联的改进下垂控制策略,利用虚拟阻抗技术改善逆变器等效输出阻抗,提高系统对感性下垂控制策略的适用性;在无功下垂控制添加电压补偿的基础上,设计了具有自适应性的无功下垂系数,实现对无功输出的调节。搭建的Simulink模型仿真结果表明所提策略可将无功功率的分配误差由2.08%降到0.56%,有效抑制无功环流,保证微电网的稳定运行。     

基于改进下垂控制的孤岛交流微电网无功分配研究

在孤岛运行交流微电网中,受分布式电源(DG)间等效线路阻抗差异的影响,传统下垂控制难以按照下垂增益合理分配无功功率。为此,提出一种基于自适应虚拟阻抗的改进下垂控制方法。即利用DG输出无功信息构造自适应虚拟阻抗,消除等效线路阻抗差异,从而提高无功功率分配精度,并添加电压补偿环节,补偿虚拟阻抗上产生的电压降落。此外,针对频率偏移问题,构造基于DG自身频率与频率参考值差值的积分项作为自频恢复环节以及基于DG输出有功与有功均值差值的积分项作为频率补偿环节。其中,功率均值利用基于局部信息的一致性算法获取,无需全局通信系统控制DG间的信息。最后通过Matlab仿真和RTDS实验设计,验证了所提策略的有效性。     

基于虚拟阻抗的并联VSG改进控制研究

低压微电网在孤岛并联运行时,往往存在功率耦合以及线路阻抗差异等问题,传统的虚拟同步发电机控制很难实现无功功率的精确分配且环流抑制能力较差。为了解决上述问题,本文首先设计了虚拟阻抗使系统等效输出阻抗呈感性,实现了有功和无功的解耦。其次,提出一种改进无功-电压环控制策略,在无功-电压环中引入公共耦合点电压反馈和积分环节,减小公共耦合点电压波动并提高了无功分配精度。考虑到引入虚拟阻抗虽能有效抑制环流,却造成输出电压幅值降落的问题,通过在无功电压环中增加虚拟阻抗压降补偿项,以抬高无功-电压环输出电压幅值,抵消引入阻抗所产生的电压降落。仿真实验结果验证了所提出控制策略的有效性和可行性。     

基于自适应虚拟阻抗的分布式电源并联控制策略

当传统下垂控制策略应用于低电压微电网分布式电源并联系统时,其等效输出阻抗易受线路阻抗的影响而呈阻性,致使无功功率不能完成精准分配,破坏微电网系统的稳定性。因此,分析了低电压微电网系统的等效输出阻抗,并提出将自适应虚拟阻抗添加到电压电流双闭环控制方法,结合下垂特性可实现无功和有功功率的解耦,还能对产生的环流进行有效抑制;又利用CAN通讯技术通过引入电压补偿信号在线监测无功功率分配,以提高各分布式电源无功功率的分配精准度。最后通过在仿真平台建立两台逆变器并联运行模型,验证了该方法的可行性和稳定性。     

基于叠加频率的直流微电网改进下垂控制策略研究

提出一种基于叠加频率的直流微电网改进下垂控制策略。首先,通过在变换器输出电压上叠加交流电压,构造交流电压频率和输出电流之间的下垂特性;同时,利用交流电压产生的无功功率调节各变换器输出电压,实现电流的精确分配;然后,通过引入虚拟电阻和电压二次补偿措施,实现母线电压恢复同时提高系统稳定性。该文所提控制策略无需通信网络,有效提高了微电网即插即用性能。最后,通过仿真验证了控制策略的可行性和有效性。     

变风速下双馈异步风机在微电网中的电压频率协调控制

微电网线路阻抗比值较大,当微电网孤岛运行时,负荷频繁投切导致微电网电压、频率波动较大。文章对双馈感应风电机组与柴油机协调控制共同为微电网提供电压、频率支撑,提出了DFIG在微电网中的电压、频率协调控制策略。DFIG有功功率控制采用虚拟惯量控制与超速减载控制,并采用f-P下垂控制与柴油机配合对微电网频率进行调节。通过控制DFIG转子侧换流器的无功功率,并采用V-Q下垂控制与柴油机配合对微电网电压进行控制。最后在DIgSILENT中搭建了风光柴中压微电网模型,仿真结果验证了文章所提控制策略的有效性。     

基于交流信号注入的混合微电网功率均衡策略

实现微电网间功率精准与高效的分配是混合微电网的重要控制目标,但由于线路阻抗、负载及低速通信的存在,传统下垂控制难以同时解决混合微电网间的功率均衡及接口变换器间的循环功率问题。提出一种基于低频低幅值交流信号注入的混合微电网功率均衡控制策略,在公共直流母线中注入交流信号,建立直流微电网的频率—有功功率下垂关系,利用全局变量频率改进传统混合下垂控制策略,在解决并联接口变换器间循环功率的同时,实现了混合微电网间功率的精准分配。通过仿真,验证了所提方法的可行性与有效性。     

低压微电网中新型控制策略研究

对低压微电网中并联逆变器的控制策略进行研究,并针对受线路阻抗影响传统P-V下垂控制不能使有功功率按容量比分配,引入虚拟阻抗造成系统电压跌落以及非线性负荷引入谐波电流的问题,提出一种带互联线的电压恢复策略,并从滤波的角度提出一种与频率相关的新型虚拟电阻,然后将电压恢复策略和新型虚拟电阻结合成为新型控制策略。搭建仿真模型,仿真结果表明:新型控制策略使有功功率按容量比分配,可维持系统电压的稳定、实现对谐波电流的滤波。     

基于动态一致性算法的微电网无功功率分布式二级控制策略

微电网在孤岛模式运行时,由于线路存在阻抗效应,传统下垂控制无法精准分配输出的无功功率,而且通讯网络复杂,容易造成系统崩溃。文章提出了一种基于动态一致性算法的无功功率分布式二级控制策略,通过设计二级控制规律,将下垂控制和分布式二级控制相结合,在本地下垂控制器中,引入比例-积分控制器,对下垂特性曲线的参考电压进行自适应调节,实现了无功功率与线路阻抗和下垂系数的解耦;通过动态一致性算法实现分布式控制,构建稀疏的通信网络,由本地控制器进行自身决策。仿真分析及结果验证,当负荷突变和通信故障时,与离散平均一致性的分布式控制策略相比,文章所提策略有较好的动态性能。     

基于时序分阶段控制的网状微电网功率均分策略

针对网状结构交流微电网中无功功率无法均分而产生系统环流的问题,提出基于时序分阶段控制的改进下垂控制策略。首先通过分阶段时序信号控制的迭代方法,消除线路阻抗不匹配对无功分配精度的不利影响。其次,当DG单元输出电压降至限定最小值时,中央控制器发送时序信号使各DG切换至电压恢复阶段,以同步恢复电压至参考值。为维持电压恢复过程中无功均分的独立性,以等容量的微电源为例对微电网进行稳定性分析。最后,通过Matlab/Simulink仿真和RT-LAB实验,验证所提策略的正确性。     

Coordinated control strategy of flywheel energy storage array for micro-grid

本文研究了并联到同一直流母线的飞轮储能阵列协调控制策略,对经典的3种功率控制策略下的荷电状态（SOC）变化率进行了推导和分析,提出改进系数的下垂控制策略,同时针对微网电压低、阻抗小引起的静态误差控制问题,采取引入虚拟阻抗的改进系数下垂控制策略进行补偿,从而改善了系统功率分配精度。最后建立了含风电场的微电网模型,仿真验证上述控制策略的有效性。     

微网中储能系统的控制与分析

在微网系统中,大功率电力负荷的投切会导致电网电压幅值和频率产生波动。将储能装置应用于微网系统中,可以通过逆变控制单元,实时监控电网电压波动,即时调节配电网输送的有功、无功功率大小,从而达到平抑电网电压波动的效果。采用了电压频率环控制和有功、无功补偿控制相结合的控制算法,可以即时检测电网电压波动并进行快速补偿,具有较强的有功、无功调节能力。通过构建微网模拟环境,对比试验了不加储能装置和接入储能装置后微电网投入不同电力负荷时的电压波动情况,验证了控制策略的有效性和正确性。     

基于改进下垂控制策略的微电网无功均分研究

由于分布式电源自身容量、线路阻抗不同等原因,在并联系统中采用传统下垂控制策略,不仅会造成各微源不能按照相对应的下垂系数进行无功功率均分,也会影响电能质量,为此提出一种基于虚拟阻抗的改进下垂控制策略,首先分析了功率均分机理及影响因素,在此前提下通过引入虚拟阻抗削弱系统中的功率耦合关系,同时对电压和频率进行调节,从而实现系统的功率均分并保障电压与频率的稳定输出;最后在Matlab/Simulink环境中验证了该控制策略的可行性与有效性。该改进策略保证了有功负荷与无功负荷在各分布式电源间的合理分配,提高了能量利用率与系统稳定性。     

Economic droop parameter selection for autonomous microgrids including wind turbines

Droop control is a key strategy for operating islanded microgrid systems. The droop settings of the different distributed generation (DG) units in an islanded microgrid determine the operational characteristics of the island. This paper presents an algorithm for choosing the optimal droop parameters for islanded microgrids with wind generation in order to minimize the overall island generation costs in the absence of a microgrid central controller (MGCC). A detailed microgrid model is adopted to reflect the special features and operational characteristics of droop controlled islanded microgrid systems. The proposed problem formulation considers the power flow constraints, voltage and frequency regulation constraints, line capacity constraints and unit capacity constraints. Numerical case studies have been carried out to show the effectiveness of the proposed algorithm as compared to conventional droop parameter selection criteria typically adopted in the literature.     

面向用户的多分布式电源并联优化控制技术研究

采用传统下垂控制的多分布式电源并联系统中,由于线路阻抗和本地负荷不同以及控制单元逻辑复杂、控制参数设置差异等原因,使各分布式电源有功无功功率输出不能按容量均分,导致产生系统环流。对此,提出一种改进的分布式电源并联下垂控制策略,即在传统U-Q下垂控制中加入无功补偿,将有功下垂前置到直流侧DC/DC斩波器环节,最终最大限度减小分布式电源并联变流器有功、无功之间相互耦合影响,有效改善分布式电源多机并联时有功/无功功率分配精度,降低系统环流。最后,通过Matlab/Simulink仿真平台验证了该策略的有效性和可行性。