含新能源接入的多应急电源组网系统功率自适应控制策略

随着配电网大量分布式新能源的接入,功率倒送的现象时有发生,为了在检修供电、应急及保电等特殊场景下实现安全稳定的持续供电,对柴油发电机组和新能源逆变器等多类型应急电源的组网控制及功率分配进行了研究.应急组网系统中柴油发电机组采用下垂控制实现无通讯并联,若新能源逆变器始终保持最大功率输出则难以避免功率倒灌,根据锁相环检测的网侧频率决定逆变器工作在最大功率或有限功率,提出了基于有功频率下垂控制的多应急电源无通讯功率自适应控制策略.搭建了柴油发电机组和并网逆变器的仿真模型,仿真结果表明在系统负荷全范围变化情况下,系统能够在充分利用新能源发电的基础上安全稳定运行,为柴油发电机组和新能源逆变器的改造升级提供解决方案.     

虚拟同步发电机及其在独立型微电网中的应用

针对独立分布式发电系统设计了一种基于同步发电机功角特性的虚拟同步发电机控制策略,使逆变器能以电压源形式与柴油发电机并联组网。所设计的控制策略实现了逆变器对电网的无缝投切,逆变器在并网运行时能根据指令调节有功输出。突加、突减负载时逆变器能迅速响应需求输出功率,有效地减小了微电网电压幅值和频率波动。当微电网中柴油发电机停机时逆变器能独立支撑微电网的电压和频率,使微电网电压和电流平稳过渡。最后通过MATLAB/Simulink仿真验证了所设计控制策略的有效性。     

自同步电压源逆变器并联系统控制策略研究

随着新能源发电和微网技术的不断发展,为满足微网系统的特殊需求,研究和讨论了自同步电压源逆变器并联运行控制策略。模拟同步发电机的转子运动方程、一次调频调压特性,给出自同步电压源逆变器的控制框图,分析其对并联系统稳定性及动态响应的影响,并研究了自同步电压源逆变器并联组网技术。仿真和实验表明,所提控制策略可实现自同步电压源逆变器并联系统的稳定运行和动、稳态功率均分,能很好地适应微网的运行要求。     

新能源船舶并网逆变器电网支撑协调控制

新能源船舶近年来发展迅速,并网逆变器是其关键设备。逆变器能够单独运行,也能与船舶柴油发电机组协调工作,支撑船舶电压与频率。本文提出柴油发电机组离网、并网及切换过程等不同模式下并网逆变器的控制策略,以解决船舶电站中电网电压与频率容易受负载突变影响的问题。离网时逆变器采用电网电压及输出电流双闭环控制,并把负载电流全前馈;并网时采用功率控制,并通过滤波器技术提取负载电流的动态分量前馈至补偿电流;两种模式切换时采用状态锁定方法避免参数突变造成的不稳定。该控制策略充分利用了船舶电站中容易获得的负载电流参数,有效地提高了船舶电网运行的可靠性。     

基于可控等效输出阻抗的微网逆变器并联特性研究

针对低压微网中采用传统下垂控制的并联逆变器功率均分效果差以及母线电压和频率偏移问题,分析了并联逆变器的环流和功率输出特性,提出一种基于可控等效输出阻抗的微网逆变器并联控制策略。该策略实现了逆变器等效输出阻抗的精确可控,且具有虚拟同步发电机的基本特性,逆变器等效电压源的频率和相位能够实现自同步功能,在不需要功率环的情况下间接实现了并联逆变器功率均分且具有环流抑制能力。通过设计电压二次调节控制,消除了微网母线电压和频率的偏移问题。仿真结果验证了所提控制策略的可行性和有效性。     

基于PR控制和平均功率控制的中频逆变器并联系统研究

中频逆变器作为交流供电系统的组成部分,广泛地运用在航空、船舶和机车等领域,而逆变器的并联控制技术可实现冗余供电和大容量供电,是当今逆变电源发展的重要方向之一。首先针对中频逆变器的特点,采用了负载电流前馈的双闭环PR控制策略以改善其输出特性;随后针对两台逆变器组成的并联系统进行了建模分析,采用基于平均有功和无功功率控制的有线并联控制策略,并引入虚拟阻抗以提高并联系统的可靠性与均流特性。最后通过仿真和实验验证了单机与并联系统控制策略的可行性。     

基于模式切换的舰船逆变器并网策略

随着舰船综合电力系统的发展,可通过舰船动力调度中心控制逆变器和船舶辅助发电机并网,以保证舰船低压设备的供电.在舰船综合电力系统的逆变器、交流发电机并网过程中,为确保舰船低压电网在电源切换过程中的稳定性,该文提出逆变器控制模式切换与辅助发电机同期并网相结合的控制策略,通过能量管理系统对逆变器、发电机进行控制,解决了船用逆变器与辅助发电机并网过程的稳定控制与功率分配问题.通过1:1样机物理实验,验证了该控制策略的有效性与可靠性.     

基于下垂控制的应急微电网逆变器惯量自趋优方法

在灾害导致城市配电网大面积停电时,应急微电网可以在部分停电区域利用柴油发电应急车和储能应急车对其中的重要负荷进行应急供配电,而储能逆变器和同步发电机在能量变换和惯性环节的差异会导致微电网负荷波动过程中产生环流功率造成逆变器的输出功率波动过大。为此分析应急微电网中的频率变换率和系统环流的机理,为抑制系统环流功率,设计基于下垂控制的逆变器惯量自趋优策略,搭建应急微电网中储能逆变器的并联控制器,进一步通过仿真和半实物仿真实验,来验证惯性环节自趋优策略下系统动态过程中功率均分的特性。实验结果证明,在应急微电网中,基于下垂控制改进的惯性环节可以及时自适应储能逆变器的惯量,实现柴油发电机和储能逆变器并联系统动态和稳态的功率良好均分,提升应急微电网多类型电源并联系统的供电可靠性。     

一种新型的电压源逆变器并联控制策略

现有的逆变器并联控制策略都是基于平均均流模式,而某些应用场合输入电压源采用发电机形式,其工作效率在额定电流点最优,此时平均均流模式显然不适用。提出了一种新型的并联控制方案,使得除最后一个并联的电压源外其余电压源均工作在额定电流处,整体效率达到最优。该方案中逆变器采用三环控制,电流内环改善系统响应,电压中环确保系统稳定性,外环跟随功率分配单元给定电流信号以获得最优效率。功率分配单元根据负载电流和电压源额定电流提供外环电流给定信号。理论分析和仿真实验验证了该方案的可行性。     

逆变器的虚拟同步发电机控制技术建模与仿真

越来越多的可再生能源,通过逆变器并联接入电网运行,带来了逆变器并网控制研究这一新课题。常用的分布式能源控制策略为下垂控制,当逆变器电源采用下垂控制策略时,可以通过下垂特性来分配各自承担负荷的大小,但是却很难在扰动情况下,为系统提供惯性与阻尼支撑,电力系统易失去稳定。针对此问题,提出了一种虚拟同步发电机(VSG)技术。通过研究分析同步发电机的数学模型和外特性,从而建立虚拟同步发电机的数学模型,来模拟同步发电机的转子惯性,并通过仿真验证其正确性以及虚拟同发电机技术能实现微电网并网与孤岛模式的自由切换。     

应急微电网中柴储移动电源的协调及均衡控制策略

配电网发生停电事故时,可组建应急微电网来应急供应电力。由于应急微电网存在临时建立、通信条件差、工况多变及电源车频繁插拔等问题,提出了应急微电网中柴储移动电源的协调及均衡控制策略,同时将储能与柴油发电机作为主电源供电。所提控制在一次下垂控制与二次频率及电压恢复控制的基础上加入均衡控制,并基于不同时间尺度解耦。其中,柴油发电机的均衡控制通过反馈频率控制信号来修正稳定运行点,以补偿调速器测量误差实现出力均衡;储能的均衡控制根据荷电状态偏差动态调节下垂斜率,以实现荷电状态的均衡。所提控制策略不依赖于中央控制器,有利于应急供电的迅速开展。最后,仿真验证了控制策略的可行性与有效性。     

Hydrogen energy sources with current inverters in ship AC power plants

The use of hydrogen energy sources is promising for the creation of ship electric-power systems. These sources have a number of significant advantages over conventional energy sources (diesel generators or turbine generators), such as the possibility to provide low-noise regimes of ship motion and creation of an airindependent shipboard power plant. Using hydrogen energy sources as components of electric-power systems along with conventional energy sources makes it possible to optimize the operation of diesel generators as regards minimum fuel consumption and provide a reserve of power. The article analyzes the structural variants of energy channels with hydrogen energy sources and current inverters providing parallel operation with diesel generators or turbine generators in ship ac electric-power plants. The problems of regulation and distribution of active and reactive powers between sources operating under a total load are considered. Comparative analysis of the generalized energy indicators and of the degree of distorting influence of energy channels with hydrogen energy sources on the voltage waveform of a ship electrical-power network in static operating modes is presented.     

A dual control strategy for power sharingimprovement in islanded mode of ACmicrogrid

Parallel operation of inverter modules is the solution to increase the reliability, efficiency, and redundancy of inverters in microgrids. Load sharing among inverters in distributed generators (DGs) is a key issue. This study investigates the feasibility of power-sharing among parallel DGs using a dual control strategy in islanded mode of a microgrid. PQ control and droop control techniques are established to control the microgrid operation. P-f and Q-E droop control is used to attain real and reactive power sharing. The frequency variation caused by load change is an issue in droop control strategy whereas the tracking error of inverter power in PQ control is also a challenge. To address these issues, two DGs are interfaced with two parallel inverters in an islanded AC microgrid. PQ control is investigated for controlling the output real and reactive power of the DGs by assigning their references. The inverter under enhanced droop control implements power reallocation to restore the frequency among the distributed generators with predefined droop characteristics. A dual control strategy is proposed for the AC microgrid under islanded operation without communication link. Simulation studies are carried out using MATLAB/SIMULINK and the results show the validity and effective power-sharing performance of the system while maintaining a stable operation when the microgrid is in islanding mode.     

独立交流微网中电池储能与柴油发电机的协调控制

在独立交流微网系统内,柴油发电机和电池储能之间的协调控制是保证系统稳定运行的关键。利用电池储能的快速响应特性,提出了柴油发电机和储能电池的协调控制方法。柴油发电机作为主电源时,通过在储能系统传统下垂控制中引入辅助功率控制信号,防止柴油机长时过流引起的系统崩溃,提高了系统稳定性。针对微网内主电源从储能系统转为柴油发电机或者从柴油发电机转为储能系统时的短时停电问题,提出了柴油发电机和储能电池双主电源的无缝切换控制策略。最后利用PSCAD仿真软件对所提方法进行了验证。     

基于DSP的半周相移并联逆变器

由于模块化逆变器并联运行便于系统的扩容和系统可靠性的提高,因而由逆变器并联组成的电源系统的应用正向众多领域扩展。分析了基于半周相移SPWM技术的并联逆变器环流特性,提出了均流电抗的设计方法及其相应的控制策略。采用TMS320F2406构建了数字控制系统,并在两台5kVA电压型逆变器上进行了并联实验,其结果验证了系统设计的有效性。     

Selective Sharing of Load Current Components Among Parallel Power Electronic Interfaces in Three-phase Four-wire Stand-alone Microgrid

This paper investigates selective sharing of load current components among the parallel operation of distributed generators (DGs) in three-phase four-wire stand-alone microgrids. The proposed control method is based on master-slave operation of DGs, and the goal of selective sharing of load current components is to have DGs located in close proximity of the load operating in slave mode, in order to inject their available energy and also compensate the non-active load current components, while the distant DGs might operate in master mode to share the remaining load autonomously. Droop control is employed due to impracticality of communication at remote nodes, and resistive line impedance compensation is adopted to decouple active and reactive power controllers and ensure proper active power sharing among master DGs, irrespective of the mitigation of non-active current components by the slave inverters. The sharing factors for each current component are determined by a higher level control. The Conservative Power Theory (CPT) decompositions provide decoupled power and current references for the inverters, resulting in a selective sharing strategy. The principles supporting the developed control strategy are discussed, and the effectiveness of the control is demonstrated through computational simulations using PSIM software.     

新能源与电能变换：系统集成、技术融合及应用展望

本文讨论了对于新能源供电系统与电能变换装置应用具有重要作用的问题，着重探讨电力电子变换、系统集成和技术融合。论文首先论述了风力发电、太阳能电池和燃料电池等几种新能源的供电方式，并提出电源变换在新能源电力系统中的核心作用是值得注意的共性问题和关键技术。为此，电能变换装置特别是直流变换器和交流逆变器被广泛地用于新能源电力系统，以组成集成供电系统。论文进一步提出了技术融合的思想，将现代电源技术、功率变换技术、控制方法、安全保护及智能管理等结合成一种综合方法来解决目前面临的问题，并展望了新能源电力系统的在混合供电、分布式电力系统和便携式电源等方面的应用前景。     

面向高比例新能源电网短路计算的机电-电磁融合电源模型

为解决新型电力系统计算与分析中传统电源模型难以继续适用的问题,提出一种面向高比例新能源电网短路计算的机电-电磁融合电源模型。一方面,考虑新能源电源通用控制策略作用下的外部输出特性,采用单一压控电流源等效电源侧海量新能源电源的整体输出;另一方面,根据短路电流故障的时间划分尺度,保留传统发电机工频基波意义下的外部输出特性,并采用3个大小不一且衰减速度不同的电压源等效电源侧所有发电机的整体输出。进而采用3个电压源和1个压控电流源并联的形式作为融合电源模型的结构,并采用内点法对融合电源模型参数进行在线辨识。通过短路仿真数据和电网实测故障录波数据验证了融合电源模型的适用性。     

基于通用电能路由器的微电网架构及其控制方法

在中压直流作为电源的交直流混合微电网中,低压公共交直流母线为多变流器的接入提供了稳定电压。微电网通过配置电能路由器,构建低压交直流母线电压,在保障交直流系统故障隔离的前提下,可实现交直流系统功率的双向传输,提升了新能源的消纳,同时还可提高混合微电网的运行可靠性。文中提出基于通用电能路由器单元的低压微电网系统拓扑,设计了电能路由器的端口配置及控制模式,优化了电源与电网的接入,通过多机并联控制策略,有效解决了多电源并联运行稳定性问题,研究了变换器的电压一次调节、二次调节及微电网控制模式快速转换的控制方法,可有效丰富配电网的运行方式,优化光伏、风电等新能源的消纳路径。