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。     

微电网改进负荷功率分配策略与并网稳定性分析

由于低压微电网孤岛运行受线路阻抗特性等因素的影响,采用传统下垂控制无法按分布式电源(DG)单元容量合理分配功率,且孤岛微电网的电压和频率与大电网不同,并网前需进行同步控制。在分析并联逆变器功率分配机理的基础上,提出了改进的负荷功率分配控制策略。重新设计了Q-U下垂控制环,增加无功误差积分修正项,优化了微电网内部的功率分配。对微电网进行了并网同步控制,并建立了控制系统小信号模型,对改进负荷功率分配策略与并网同步控制的系统稳定性进行了分析。仿真结果表明采用所提控制策略后,无功功率可被合理分配,并网暂态过程平滑稳定。     

孤岛型微电网中改进下垂控制策略

孤岛型微电网中,由于线路阻抗差异等因素,应用传统下垂控制会导致无功功率不能按下垂系数合理分配。本文提出一种改进下垂控制策略,中央控制器根据总负荷容量和各逆变器容量计算给定功率,然后发送到各逆变器进行本地控制,逆变器根据给定无功功率调整虚拟阻抗值,以补偿线路阻抗差异引起的电压降落差,从而实现无功功率均分。以Matlab/Simulink为仿真平台,建立孤岛型微电网仿真模型,仿真结果验证了所提控制策略的有效性,可为微电网实际运行控制提供参考。     

使用电压-相角下垂控制的微电网控制策略设计

根据微电网的特点,对微电网2种运行模式采取的不同控制策略进行设计。微电网孤岛运行时,分布式发电单元采用电压源逆变器控制,使用电压—相角下垂控制实现按预定比例分配负荷功率,该下垂控制较电压—频率下垂控制可以提供更好的频率支撑。微电网并网运行时,分布式发电单元采用PQ控制,按照功率设定值输出功率。通过设计对应电压—相角下垂控制的同步控制器实现了微电网运行模式的无缝转换。利用MATLAB/Simulink对微电网运行模式转换和微电网孤岛运行时使用的2种下垂控制进行对比仿真分析,验证了电压—相角下垂控制策略的可行性和有效性。     

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。     

基于改进动态下垂系数的微电网控制策略研究

为了进一步增强并联运行的分布式发电单元(DG)之间功率分配精度及系统运行的稳定性,提出一种基于改进动态下垂系数的微电网控制策略,通过引入功率、下垂系数组合的动态下垂系数项来代替传统的下垂系数,构成随功率变化的动态下垂系数,并设计功率灵敏度因子,达到改善下垂控制的动态性能、实现各个DG之间功率均分的目的。理论分析、仿真与实验结果均验证了所提控制策略的有效性。     

自适应下垂系数的低压微电网功率控制策略

在多分布式电源(DG)并列运行的低压微电网系统中,反下垂控制是实现负荷合理分配的有效方式。但各DG的等效输出阻抗和线路阻抗差异较大时,传统反下垂控制的功率分配精度将受到明显的影响,降低了系统的稳定性。针对这一问题,提出一种适用于低压微电网系统的自适应下垂系数功率分配控制策略。其下垂系数的值随额定负载功率与实际负载功率的差值的变换而自适应调整,提高了对公共负荷合理分配的精确性。最后,在仿真平台上验证了所提策略的正确性和有效性。     

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。     

自适应高通滤波下垂控制的孤岛直流微电网功率分配控制

直流微电网孤岛运行时,由于不匹配线路阻抗及本地负荷因素的影响,传统“电压-功率”下垂控制难以使得各分布式电源按照下垂系数精确分配负荷功率。提出了一种基于自适应高通滤波下垂控制的孤岛直流微电网功率分配控制策略。通过在分布式电源下垂控制中引入采样保持器,根据采样保持器输出结果不断自适应地修改下垂系数,进而减小分布式电源实际输出功率与期望输出功率的偏差,同时高通滤波控制也有效提高了母线电压质量。最后基于 RTDS 仿真平台搭建不同工况下的实验模型,实验结果验证了所设计控制策略的有效性。     

微电网孤岛模式下多种下垂控制策略的研究

在以逆变器为接口的微电网系统中,逆变电源组网控制技术是实现微电网的关键问题之一。作为自治系统的微电网,具有脱网孤岛运行的能力,为了满足负荷变化对系统电压和频率提出的要求,需要针对微电网中的微电源采取相关的控制策略。分析了微电网孤岛运行时各个微电源逆变接口在不同线路阻抗特性下的功率传输特性,给出了相应的下垂控制策略。采用坐标旋转的虚拟功率下垂控制策略,实现了功率的解耦控制,更接近工程实践。通过线性组合定义了类功率变量,而提出了类功率下垂控制策略。同时设计了基于虚拟功率和类功率的功率控制器。最后给出了下垂控制策略的不足,提出了需要深入研究的问题。     

低压微电网多台并联逆变电源的功率分配策略综述

随着低压微电网理论及实用技术的发展,低压微电网中多台不同容量、不同类型的逆变电源之间,功率分配控制成为微电网研究的关键技术之一。本文首先从原理上分析了P-F/Q-V下垂控制与P-V/Q-F下垂控制的区别,其次分析了多逆变电源之间存在功率分配偏差的主要原因;然后分别对基于P-F/Q-V下垂和P-V/Q-F下垂的改进功率控制策略进行综述,并总结了其他逆变电源功率控制方法;最后对不同功率分配控制策略进行对比分析,比较出各类方法的优缺点以及依然存在的问题,以促进低压微电网更好的发展。     

低压微电网三相逆变器功率耦合下垂控制策略

常规下垂控制对线路阻感比具有高度依赖性,难以对线路阻抗常呈阻性或阻感性的低压微电网的电能质量实现有效控制。基于通用下垂控制原理,提出了改进型PQ-fU功率耦合下垂控制方法,并通过结合上层能量优化管理与引入比例复数积分(PCI)电压控制技术,设计了一种改进型PQ-fU多环控制策略。该控制策略不仅在线路呈阻感特性情况下仍能实现对低压微电网电能质量灵活而有效的控制,而且适用于并网/孤岛2种运行模式,可对上层能量管理系统给定的参考指令进行快速跟踪,实现各分布式电源输出功率的合理分配。在MATLAB/Simulink中对低压微电网逆变器并联运行系统的控制效果进行了对比研究,结果验证了所提控制策略的有效性和优越性。     

一种具有网络自适应能力的分布式电源改进下垂控制策略

微电网孤岛运行时,分布式电源可采用下垂控制模拟传统同步发电机功率分配机制,但由于馈线阻抗不一致、本地负荷不匹配等因素的影响,各分布式电源难以按照下垂系数合理分配负荷功率,产生功率分配偏差。针对此问题,首先分析了网络端口特性差异对下垂控制功率分配的影响,并提出了一种具有网络自适应能力的分布式电源改进下垂控制策略,利用微电网中央控制器获取分布式电源输出的有功信息,并对阻性下垂控制进行积分改造,以补偿逆变器输出电压参考值的差异,从而实现有功负荷的精准分配。所提控制策略具有良好的网络自适应能力,可适用于复杂结构的微电网,且受通信延迟和故障的影响小。仿真和硬件在环半实物实验结果验证了所提控制策略的正确性和有效性。     

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。     

微电网孤岛工况下基于四桥臂变流器的不平衡负载分配策略

为实现负载功率的合理分配,微电网中的变流器并联运行时通常采用基于有功功率-频率、无功功率-电压的下垂控制策略。随着系统中不平衡负载的增加,传统的下垂控制策略已不能保证不平衡负载电流的准确分配。为解决上述问题,本文采用三相四桥臂作为微电网变流器拓扑,分析了负载电流不平衡分量的分配机理以及零序环流的产生原因,提出一种基于负序、零序虚拟阻抗的电流均分策略。该策略与正序功率下垂控制结合,通过设置各序的虚拟阻抗以减小线路阻抗对变流器负载电流分配的影响,实现对负序、零序电流的合理分配。最后,通过实验对所提出的并联控制策略进行验证。实验结果表明,在不平衡负载工况下,采用该控制策略的四桥臂变流器并联运行稳定,能够实现对负序、零序电流的准确均分,并有效抑制零序环流。     

微电网中电压源型逆变器无功优化控制策略研究

微电网中电压源型逆变器采用下垂控制可以方便地实现本地有功负荷的合理分配,但并不能实现无功负荷的合理分配和无功环流的有效抑制。针对此无功功率不平衡的问题,提出了基于微电网协调控制器的改进下垂控制策略。该控制策略通过统一的微电网协调控制器对电压源型逆变器的出力进行监测,并通过改进的下垂控制方法,实现微电网有功负荷与无功负荷的优化配置,确保微电网在孤岛模式下的稳定运行。最后,通过PSCAD/EM TDC仿真,验证了所提控制策略的有效性。     

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。     

基于线路观测器的孤岛运行微电网改进下垂控制策略

在孤岛运行的微电网中,因微电网中各设备等效线路不匹配性,导致采用下垂控制的分布式电源(DG)难以按其各自的容量对功率进行合理分配,为此,提出了一种基于线路阻抗观测器的改进下垂控制策略。首先,基于本地测量信号设计了线路观测器以辨识线路阻抗参数,并添加电压观测器来抑制电压扰动带来的影响;其次,基于所得线路阻抗的观测值,提出一种改进下垂控制策略来降低分布式电源功率的功率分配偏差;最后,通过Matlab/Simulink搭建模型来进行仿真。仿真结果表明,在不同线路阻抗工况下,所设计的线路阻抗观测器能够准确辨识等效线路阻抗值,基于其辨识值的改进下垂控制策略可有效补偿不匹配线路所引起的电压降,从而大幅降低微电网中不同DG无功功率分配的偏差,使得无功功率功率在不同DG间得到合理分配。因此所提出的改进下垂控制具备良好的动态和稳态性能,且保证了DG单元的即插即用性。     

自适应电压补偿的微电网功率均分控制策略

微电网在孤岛运行模式下,各并联逆变器额定容量和馈线阻抗存在差异,采用传统下垂控制策略时输出功率难以合理分配,降低了系统的稳定性.针对该问题,对低压微电网功率传输特性进行分析,得出影响功率合理分配的主导因素.提出一种自适应电压补偿的控制策略,通过虚拟阻抗的加入使输出功率合理解耦后,采用实际输出功率与预期输出功率的差,通过...     

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。