基于低频电流注入的船舶直流微电网线路阻抗检测

下垂控制是船舶直流微电网中一种实现系统能量分配的有效方法。在传统下垂控制中,系统内各微源之间线路阻抗不一致,导致各分布式微源承担的功率也不一致,严重时微源直流变换器甚至出现过载故障。为了解决船舶直流微电网中由线路阻抗引起的负载均流精度问题,提出利用低频注入来检测线路阻抗的方法。通过在电感电流上注入低频交流信号,检测注入后的变换器电压、电流信息,利用傅里叶变换求得线路阻抗值,进一步补偿下垂系数。该方法可以提高微电网系统直流母线电压质量,改善直流变换器并联均流时的负载均分效果,对系统稳定运行影响小。最后仿真结果验证了该方法的有效性。     

一种适用于直流微电网的自适应下垂控制策略

下垂控制能够实现功率的按比例分配,在直流微电网中被广泛应用。然而由于线路阻抗存在差异,采用传统下垂控制的分布式单元在电压偏差和电流精准分配之间存在矛盾。为此,利用电压偏差截距补偿法和功率分配环节对下垂系数进行自适应调节,实现了直流微电网系统各个分布式电源功率的精准分配和电压补偿,并使用四端直流微电网仿真模型验证了所提出的控制策略的有效性。     

考虑不同容量的储能单元荷电状态均衡研究

随着直流微电网的快速发展,分布式储能单元(DESU)并联下垂控制技术得到了高度重视.针对直流微电网DESU下垂控制中荷电状态(SOC)均衡及负荷电流分配问题,在传统I-U下垂控制的基础上,提出了一种考虑不同容量的储能单元SOC均衡策略.通过在下垂系数中引入相对容量因子,消除不同容量对SOC的影响,实现充放电过程中SOC均衡;同时增加电压均衡器以解决直流母线电压偏离额定值问题.实验结果表明:所提方法实现了不同容量储能单元的SOC均衡、负荷电流按比例分配及母线电压偏差小的目标,有利于系统高效稳定运行.     

分布式储能系统电流负荷动态分配方法研究

为实现直流微电网内电流负荷在分布式储能系统(DESS)间的合理分配,克服传统下垂控制策略中电流分配精度低和母线电压跌落问题,提出一种适用于DESS的改进荷电状态(SOC)下垂控制策略。利用该策略可实现电流负荷在储能单元(ESU)的合理分配,避免ESU的过充过放;同时克服了线路阻抗对电流负荷分配的影响,实现了电流负荷的精确分配,且维持直流母线电压值恒定,从而保证了直流微电网的稳定性。最后对所提控制方法的有效性分别进行了仿真和实验验证。     

含母线电压补偿和负荷功率动态分配的直流微电网协调控制

针对孤岛直流微电网需要独自承担系统母线电压稳定和精确的功率分配,提出了含母线电压补偿和负荷功率动态分配的协调控制策略。在主控制层中采用下垂控制来实现分布式电源之间的功率共享;在下垂控制的基础上,提出了考虑电压调节控制和电流矫正控制的分布式二次控制,其对传统下垂控制带来的直流母线电压跌落进行补偿,使得母线电压恢复到额定值;通过对下垂系数的不断调整,达到了负荷功率分配的高精度。最后,利用MATLAB/Simulink对所设计的控制策略在不同运行模式下进行仿真验证,仿真结果表明所提的控制策略可以实现直流微电网的稳定运行和负荷功率的动态分配,且能够满足分布式电源即插即用等要求。     

考虑经济调度及电压恢复的直流微电网分布式二次控制

基于下垂控制的直流微电网初级控制存在稳态母线电压偏差和电流难以准确分配的缺点,传统采用集中式或分布式的二次控制策略虽然可以实现直流微电网母线电压恢复和电流均分,但并没有考虑各分布式发电单元的发电成本.为提高直流微电网的稳定性和运行效率,基于分布式一致理论,设计了分布式平均母线电压恢复控制算法和分布式最优负荷分配算法,并基于上述算法设计了直流微电网新型分布式二次控制策略.该控制策略可以在二次控制层同时实现母线电压恢复和经济调度,从而提高微电网的运行效率.另外,该控制策略完全分布式实施具有更好的灵活性、鲁棒性和可扩展性.     

一种基于离散时间交互的改进直流微电网控制策略

直流微电网的控制目标是保证直流微电网的电流分配精度和减小直流母线电压偏差,以维持系统的功率平衡。传统的下垂控制不能同时满足这2个控制目标。利用分布式二次控制框架,文中提出了一种改进的基于离散时间交互的直流微电网控制策略,包括了连续电压控制和离散电流控制,在保证电流分配精度的同时减小了直流母线电压偏差。不同于其他已提出的控制方法,文中所提方法只需要在离散时刻采样电流平均值信息,降低了通信负担。在MATLAB/Simulink软件上搭建了系统仿真模型,仿真验证了所提策略的有效性。     

基于有限时间一致性的直流微电网分布式协同控制

直流微电网的控制目标主要是实现维持电压稳定和负荷比例分配,传统的下垂控制无法同时兼顾两个控制目标,而集中控制存在依赖中央控制器等弊端。文中提出一种基于有限时间一致性的直流微电网分布式控制策略,在下垂控制的基础上,提出包括电流矫正控制和电压调节控制的分布式二次控制。该策略基于多代理系统及其分布式交互协议实现,各分布式电源代理仅与邻居交互输出电流信息,通过有限时间一致性协议,完成各分布式电源的输出电流按比例分配,并利用平均输出电流进行电压协同调节。所述控制策略以分布式的方式实现,能够满足分布式电源即插即用的要求,采用有限时间一致性算法具有较好的收敛性能。为验证该策略的控制效果,在PSCAD/EMTDC中建立了详细的直流微电网模型进行仿真。结果表明所述策略可以有效地完成直流微电网电压稳定和负荷比例分配的控制目标。     

分布式直流微电网分级控制技术综述

近年来,作为保证直流微电网稳定高效运行的一种有效技术方法,分级控制在国内外受到广泛关注。分级控制的实现通常建立在下垂控制之上,因此该文对基于下垂控制的直流微电网分级控制技术进行综述研究。首先,通过对已有下垂控制方法进行分析比较,系统地评述传统下垂控制方法的局限性。其次,针对传统下垂控制的缺陷,主要介绍了改进的主级控制、次级控制和第三级控制的分级控制方法,同时根据通信方式的不同,将次级控制分为三种协调控制方法。此外,该文着重讨论基于一致性算法的分布式次级控制在直流微电网应用中的优越性和协调控制所面临的通信问题及其解决方法。最后,对直流微电网下垂分级控制的现有研究技术进行对比总结,指出其目前存在的问题和未来发展趋势。     

基于边际成本下垂控制的自治微电网分布式经济运行控制

由于微电网中不同类型分布式电源的运行成本各异,传统下垂控制按照容量比例分配功率,易导致系统成本偏高。提出基于边际成本的改进下垂控制,按各分布式电源边际成本一致分配功率。为进一步解决其功率分配精度易受线路阻抗影响的问题,提出基于一致性算法的分布式经济运行控制策略,通过优化下垂控制的参考电压,实现各分布式电源边际成本一致,从而有效降低系统运行成本。该分布式经济运行控制策略利用稀疏分布式网络,无中心节点,仅需相邻分布式电源间交互信息,可靠性高。MATLAB/Simulink仿真验证了所提方法能较好地实现自治微电网的经济运行。     

多子微电网型交直流混合配电系统灵活功率控制与电压抑制策略

为了解决多子微电网型交直流混合配电系统功率分配以及交流子微电网母线电压偏差大的问题,提出一种灵活功率控制与电压抑制策略.首先分别推导了单个交流子微电网频率、直流子微电网电压与公共直流母线电压的关系,然后分析多个交直流子微电网之间的频率与电压关系,并利用此关系对交直流子微电网中储能单元的下垂控制进行改进,实现整个系统的功率互助及分配.另外,对双向AC/DC变换器电流内环控制进行改进,利用扩张状态观测器对扰动电流进行跟踪,并将跟踪得到的扰动电流引入双向AC/DC变换器电流内环中进行补偿消除,以抑制交流子微电网的电压波动.最后,在MATLAB/Simulink仿真平台中建立多子微电网型交直流混合配电系统模型,仿真结果表明所提控制方法可以实现交直流混合配电系统中子微电网间的功率互助,较好地维持交流子微电网母线电压和频率、直流子微电网电压与公共直流母线电压的稳定.     

交直流混合微电网接口变换器双向下垂控制

交直流混合微电网中的接口变换器对于系统的稳定运行和功率的协调分配有着重要的作用。提出了一种接口变换器的双向下垂控制方法,分别采用变换器两侧的交流母线频率和直流母线电压对交流、直流微电网的电能需求程度进行衡量,确定变换器传输功率的大小与方向。控制架构中包括直流电压-有功功率和交流频率-有功功率两个下垂环节,并将二者输出之差作为接口变换器的功率参考值。同时,为了减缓下垂控制导致的电压或频率的跌落,在下垂控制基础上设计了恢复控制策略,以提高交直流混合微电网的电能质量和可靠性。这种双向下垂控制可以更精确地协调交流与直流微电网之间的能量传输,实现分布式能源的充分利用。利用DigSILENT软件搭建系统仿真模型,验证了控制方法的正确性。     

基于自适应下垂特性的孤立直流微电网功率精确分配与电压无偏差控制策略

基于下垂控制的直流微电网为自主集成分布式电源、储能单元和多类型负荷提供了一种有效的方式。在传统下垂控制作用下,由于直流微电网中各分布式电源出口线路参数不一致,且存在本地负荷,因而降低了负荷功率的分配精度,难以最大程度发挥分布式电源的效率,甚至引发分布式电源过载等问题,同时线路电阻上的电压降会进一步降低直流母线的电压质量。为了实现分散控制模式下孤立直流微电网的功率合理分配,并消除直流母线电压的偏差,提出基于自适应下垂特性的功率精确分配策略和直流母线电压无偏差控制策略,且在功率分配策略中考虑了本地负荷的影响。同时对DC-DC变换器在所提改进下垂控制下的响应特性进行分析,并讨论关键参数对系统稳定性的影响。仿真对比结果证明了所提控制策略的正确性和有效性。     

直流微电网的一种增量式下垂控制方法

在直流微电网中,下垂控制是解决负荷功率分配问题的基本控制方法之一。传统的下垂控制方法是基于负荷电流I的U-I下垂控制,这种方法虽然可靠性和经济性较好,但是在实际直流微电网运行中由于各微电源之间线路阻抗不一致或者本地负荷不平衡,各分布式电源发出的有功功率会出现分配不均进而产生系统环流。为此,提出一种电压增量式P-V下垂控制方法。该方法引入了电压变化率v,并且利用平均负荷p_(av)来校正每台变化器的输出功率,从而达到输出有功功率一致、减小系统环流的目的。对该控制方法分别在连线阻抗不一致和本地负荷不平衡的工况下进行了仿真验证,其结果验证了该控制方法的有效性。     

一种微电网改进下垂控制策略仿真分析

直流微电网控制算法中,通常会运用下垂控制策略。文章介绍了直流微电网的构成,对传统下垂控制策略进行改进,通过增添功率分配环节和下垂系数调整环节,实现功率的精准分配。系统仿真证明,改进的下垂控制策略能提高微电网的运行效率。     

基于动态负荷分配的直流微电网电压控制策略

U-I下垂控制具有良好的自适应性及扩展性,可用于直流微电网的电压控制及负荷分配.传统下垂控制存在难以兼顾稳态电压控制精度与负荷分配精度、下垂系数整定受限等问题.为此,提出了一种适用于下垂控制的二次电压控制策略,通过电压灵敏度整定下垂控制的电压参考值,实现直流母线电压的快速调节,提高系统的暂态响应速度;根据运行需求整定负荷分配系数,并更新下垂控制的电流参考值,在功率单元间实现所需比例的负荷分配.仿真结果验证了所提控制策略在负荷突变、下垂系数改变、分布式发电发生故障、通信中断等情形下的有效性及适应性.     

基于功率下垂特性的直流微电网分布式控制

针对直流微电网传统的下垂控制微源间功率分配不均导致系统环流以及直流母线电压偏移造成系统不稳定等问题,提出了一种基于功率下垂特性的直流微电网分布式控制。该方法通过引入微源输出电压、输出功率标幺值来效验微源的输出功率,确定各微源的运行条件,从而实现负载功率按照分配功率与额定功率成比例的方法精确分配,减少了系统环流;通过增加电压偏移量,有效补偿了下垂控制器及等效线路阻抗引起的电压降,使直流母线电压不受负载变化的影响而保持恒定。为了实现该方法,所有确定微源参考电压所需的信息都是通过低速通信网络进行传递。最后,在Matlab/Simulink中搭建两台变换器并联运行的实验模型,分别在低速通信网络故障和负载动态变化的工况下进行仿真试验,结果证明了该方法的可行性与有效性。     

考虑通信状态变化的直流微电网分布式事件驱动优化调度

在复杂的通信条件下，若微电网中分布式控制器无法实时监控与相邻控制器的通信状态，则会导致系统控制失稳。为解决该问题，提出一种微电网分布式控制算法。首先，基于一致性原理设计算法，以各节点分布式电源的增量成本作为一致性变量，实现微电网运行经济性最优，并考虑到直流微电网运行实际，降低了算法设计的复杂性。其次，提出一种设备运行模式自切换机制以改进分布式控制算法，分布式控制器可以根据与相邻节点分布式控制器的通信状态调整节点分布式电源的运行模式。然后，引入事件驱动控制技术，通过设计事件驱动条件降低控制过程中的通信频次，减少分布式控制器的能量损耗。最后，通过算例分析验证了所提微电网分布式事件驱动控制算法可以实现系统的经济调度，相较于下垂控制，可以实现设备在额定运行电压上下更小的波动，相较于未改进的分布式控制方法，可以根据通信状态自动调节运行模式，防止系统控制失稳。     

直流微电网无界虚假数据注入网络攻击检测与系统恢复方法

直流微电网分布式协同控制比传统集中式控制更具灵活性，但分布式控制架构使其更容易遭受网络攻击。虚假数据注入(FDI)攻击作为一种常见的网络攻击形式，可以改变系统的运行状态甚至破坏微电网系统的稳定性。为此，文中研究了一类无界FDI攻击下的直流微电网电流分配和电压恢复问题，提出了一种集FDI攻击检测和系统恢复于一体的控制方法。首先，设计了一种基于总输出电流和母线电压反馈的残差评估函数，通过实时监测该函数值与设定阈值的关系实现FDI攻击检测。在此基础上，提出了一种基于分散式滑模观测器的直流微电网电流分配和电压恢复的弹性控制策略，以抵御并消除FDI攻击影响。最后，通过仿真案例验证了该方法的有效性。     

直流孤岛微电网的两级功率协同控制方法

随着分布式能源渗透率的不断提高,传统对等控制往往难以保证直流微电网的稳定运行。结合对等控制与主从集中控制的特点,提出一种适用于功率大幅突变场合的直流微电网两级协同控制策略。该策略包括底层与顶层控制2部分,其中底层采用下垂控制,实现多分布式发电单元的协同运行和功率分配,保持分布式电源的即插即用特性;顶层通过中央控制器集中协调微电网储能单元,实现运行优化,保持直流微电网的电压稳定。利用Matlab/Simulink平台搭建仿真模型,验证了该方法的有效性。