基于电力弹簧的微电网分布式发电协同控制

针对微电网运行时的电压和频率波动问题,建立了基于电力弹簧的分布式发电协同控制方法,以保证微电网的稳定运行。首先,基于电力弹簧的基本原理建立功率控制模型,利用电力弹簧的相位和幅值同时可控的特点,分析电力弹簧的四象限特性;在此基础上,设计了电力弹簧有功/无功协同控制方法,基于离散一致性算法,提出一种电力弹簧接入微电网的分布式发电协同控制策略;最后,通过MATLAB/Simulink仿真验证了微电网中发生电压突变、分布式发电功率突变以及负载功率突变3种情况下该控制策略的有效性,对比分析有无电力弹簧接入下系统电压和频率波动情况。实验证明:电力弹簧可以通过同时进行有功/无功补偿来有效解决微电网中分布式电源和负载变化引起的电压、频率波动,保证微电网的稳定运行。     

基于分布式内模设计的微电网协调二次控制策略

研究基于多代理系统的孤岛型微电网二次电压和频率控制策略。首先建立孤岛型微电网电压和频率控制数学模型,利用状态反馈得到输入-输出线性化模型;然后简要介绍所需的基本图论原理,并利用内模设计原理设计分布式协调二次控制器,避免了集中控制结构下对中央控制器的依赖。基于多代理系统的分布式二次控制器通过一定的有向通信网络连接,每个代理只需本地及相邻节点信息。最后在PSCAD/EMTDC中建立孤岛微网的测试系统,通过仿真对所提控制策略的有效性进行验证,结果表明所提策略能够使频率和电压恢复额定值,同时保证有功功率分配的准确性。     

基于AFSA的新型电力弹簧多目标电能质量优化控制

电力弹簧（electric spring, ES）作为需求侧响应的一种新技术已经成为电力行业研究的热点。为充分发掘ES潜力,文章提出基于人工鱼群算法（artificial fish swarm algorithm, AFSA）的新型ES多目标电能质量优化控制策略,实现关键负载（critical load, CL）的电压、系统频率和非关键负载（non-critical load, NCL）功率因数的优化。首先提出一种新型背靠背型电力弹簧（back-to-back electric spring, B2B-ES）拓扑结构,实现负载侧供电侧功率双向流动稳定NCL电压范围。其次提出加权平均视觉范围和自适应拥挤度因子的改进AFSA,设计多目标优化函数提取负载侧NCL的电压值和系统频率等本地信息优化ES的控制信号,通过在线调整电力弹簧的补偿功率改善系统电能质量。经仿真验证,文章所提优化控制策略能够克服现有ES控制方法目标单一、实时性差的缺点,实现多目标电能质量实时优化。     

基于模型预测控制算法的多风储直流微电网分布式电压二次控制策略

针对含多组风储单元的直流微电网中蓄电池的电压优化控制问题,提出了一种基于模型预测控制算法的分布式电压二次控制策略.设计了一种多步长预测一致性模型作为电压预测模型,通过目标函数最小化求解预测系数,得到最优电压二次控制补偿量加入一次控制中,将传统一致性算法中比例积分控制器下的偏差调节问题转化为模型预测控制器下的电压跟踪问题进行求解,从而实现对直流母线电压动态响应的滚动优化.该方法有效解决了传统一致性算法下电压控制策略瞬态特性差和部分工况下存在控制误差等问题,并通过MATLAB/Simulink仿真平台搭建模型验证了不同工况下所提策略的有效性和优越性.     

交直流混合配电网分布式无功电压互动控制策略

交直流混合配电网的无功电压控制是保证其高效可靠运行的关键。为此,提出一种基于有限时间控制的分布式无功电压互动控制策略,在无集中控制器的架构下实现交流子网与直流子网间的无功电压互动支撑。该方法构建了分布式去中心化协同控制架构,利用有限时间控制实现多逆变器间的分布式一致性协同,同时保障无功功率增量的精确均分,避免多个下垂控制逆变器间的无功环流问题,进一步提高电压质量。相对于传统的一致性策略,所提出的策略收敛速度更快,且可适应系统各种扰动。为了验证该控制策略的控制效果,在PSCAD/EMTDC中建立了交直流混合配电网仿真模型,在多种工况下验证了系统分布式互动支撑及无功均分策略的有效性和适应性。     

交流型微网指定次电压谐波主动补偿策略

微电网中电力电子变换器,以及局部非线性负荷的普遍存在,使得谐波污染已经成为影响微电网电能质量的重要因素。根据分布式电源接口逆变器,提出了一种基于两相静止αβ坐标系的微电网孤岛运行下的电压谐波补偿控制策略,有效地降低了微电网电压谐波畸变率。考虑到分布式电源的有功输出,采用了指定次谐波补偿控制策略,节省分布式电源用于补偿的功率,实现了微电网电能质量柔性控制;最后,在MATLAB/SIMULINK中对所提控制策略进行了验证。     

基于分布式发电的不对称电压调节器仿真

针对本地不对称的三相负荷所引起的公共连接点（PCC）三相电压不对称,提出了基于分布式发电的不对称电压调节器的设计,将三相不对称电压的调节统一于分布式发电系统中,在并网的情况下实现了负荷不对称时PCC点电压的调节。采用的是功率电流双环控制策略的逆变控制系统,通过合理的选取功率控制环,电流控制环,PI控制器参数,可以使得分布式发电逆变装置在两种情况下具有良好的电压调节稳态及动态性能。利用Matlab/Simulink对系统进行仿真,验证了所提系统结构及控制策略设计的可行性。     

基于分布式发电的不对称电压调节器仿真

针对本地不对称的三相负荷所引起的公共连接点(PCC)三相电压不对称,提出了基于分布式发电的不对称电压调节器的设计,将三相不对称电压的调节统一于分布式发电系统中,在并网的情况下实现了负荷不对称时PCC点电压的调节.采用的是功率电流双环控制策略的逆变控制系统,通过合理的选取功率控制环,电流控制环,PI控制器参数,可以使得分布式发电逆变装置在两种情况下具有良好的电压调节稳态及动态性能.利用Matlab/Simulink对系统进行仿真,验证了所提系统结构及控制策略设计的可行性.     

基于矢量谐振控制的负荷补偿装置研究

通过对某地区居民、工业两类典型负荷数据的采集,利用电压不平衡和电压偏差两项指标分析了该地区在不同时间段内的负荷数据。针对分析结果所体现的电能质量问题,提出了一种基于矢量谐振控制的三相四线制有源电力滤波器控制策略,同时对比分析了矢量谐振控制器与传统比例谐振控制器的幅频特性和相频特性,仿真结果表明,所提的矢量控制器能在较大范围内保持较高的增益,有良好的频率选择性和较大的稳定裕度。最后,采用提出的控制策略完成了一台实验样机,经现场实测验证了该策略的可行性,电能质量有所改善,实验结果达到预期效果。     

基于模型预测控制方法的风电直流微网集散控制

设计了一个基于模型预测控制器的风电直流微网集散控制系统。为满足系统经济运行及高质量电能的要求,采用模型预测控制器作为其集散控制体系架构中的主控制单元,以产生本地控制器参考信号。为规避该分层控制结构中通信故障对系统稳定性的影响,本地控制器采用双冗余参考信号,正常运行时,接受模型预测主控制器的参考信号,一旦通信失败,本地控制器迅速切换至电压分层控制策略产生的参考信号。如此,既能够保证正常运行时系统高效运行及对电能质量的要求,又能在故障时保证系统不失稳。基于Matlab仿真平台对所提风电直流微网集散控制系统的有效性进行了仿真分析。仿真结果表明,所提风电直流微网集散控制系统在采用模型预测主控制器时,能够满足系统设计目标,实现联网或孤岛状态下对系统功率灵活、高效地调节;在系统通信故障时,通过控制器切换,能够保障系统稳定、安全运行。     

考虑大量分布式电源接入的配电网电压无功控制策略研究

分布式电源的大量并网增加了配电网的无功调压难度,利用传统无功控制策略调压,需要多次调整。通过综合不同负荷的无功控制手段,提出了一套完整的配电网电压控制策略。在一个实际配网系统的仿真结果表明,所提策略能够在分布式电源出力波动较大的情况下,将配电网电压限制在合理范围内,有效降低分布式电源并网对电压的影响,提高电能质量。     

电力弹簧在电压暂降治理中的应用研究

电压暂降已经成为最严重的电能质量问题之一,为满足电网的分布式与精细化发展需要,本文将电力弹簧运用在电压暂降治理中。在对电力弹簧的工作原理进行阐述与理论推导的基础上,研究了电力弹簧的补偿策略,并搭建了仿真模型,模拟了电压暂降发生时,电力弹簧的补偿作用。仿真结果表明,电压暂降发生时,电力弹簧能够迅速的检测出电压暂降,对敏感负荷进行电压补偿并将暂降转移至非敏感负荷上。     

应用于含分布式电源配电网的D-STATCOM改进型控制策略研究

D-STATCOM能够有效解决当前配电网由于分布式电源以及其他类型电力电子负荷的广泛接入导致的电能质量恶化问题,为了进一步提高D-STATCOM动态响应能力和补偿效果,有必要对其控制策略进行针对性的改进。首先以D-STATCOM的并网点网侧电流、直流母线电压作为状态变量,建立了三相四线制D-STATCOM在静止坐标系下的数学模型。然后,针对含分布式电源配电网的电能质量的特殊性:功率波动频繁、不平衡、非线性等,直接在静止坐标系下采用该文提出的三相四线制D-STATCOM改进型控制策略进行电流环控制器的设计,改进后的三相四线制D-STATCOM具有动态响应时间短、稳态精度高、计算量小的特点。最后通过仿真验证了所提控制策略的可行性。     

基于非线性多智能体系统的微网分布式功率控制方法

传统下垂控制方法存在难以使微网负荷功率按照分布式电源容量合理分配的问题,为此在分析功率分配机理基础上,针对含多个分布式电源的微网,提出一种基于非线性多智能体系统的分布式功率控制方法。该方法在不影响有功功率分配精度前提下,通过引入有功扰动项使负荷无功功率可按照分布式电源容量实现精确分配。同时,为保证系统输出频率和电压均稳定在额定值或偏移很小,基于一致性和输入/输出线性化理论,在分布式电源多智能体网络拓扑结构下设计分布式非线性协同下垂控制器,弥补有功扰动引起的系统频率和电压的波动。仿真实验结果验证了所提控制方法的正确性和可行性。     

分布式光伏并网电压和功率因数协调控制策略

为应对分布式光伏并网引起的电压越限和功率因数超标问题,提出了一种改进的分布式光伏并网电压和功率因数协调控制策略。该策略包括电压控制策略和功率因数控制策略,电压控制策略采用优先控制光伏发出的无功功率,当无功容量不足时降低有功功率的方法调节并网点电压;功率因数控制策略控制光伏发出的无功功率以调节用户考核点功率因数。针对2种控制策略分别设计了比例积分控制器,最后通过算例,在RT-LAB仿真环境中验证了所提控制策略的有效性。     

基于改进下垂控制关键负载电压实时稳定的电力弹簧控制

针对新能源并网发电引起的间歇性问题,电力弹簧(ES)的提出可有效改善关键负载(CL)电能质量。当电网电压不平衡与线路阻抗阻性较大存在控制耦合时,单相多ES采用传统下垂控制无法获取稳定的电压和频率,因而需要实时修正参数的改进下垂控制策略。首先利用二阶广义积分发生器构造虚拟的正交电压和电流信号完成单相dq旋转坐标变换,进而提出用优化粒子群算法(PSO)实时改进下垂系数:PSO模块检测各CL两端电压不平衡度信息并生成状态变量矩阵,同时下垂控制模块实时采集线路信息并在每个周期更新时将其输入到PSO模块来优化电压偏差,其优化结果反馈到下垂参数并实时更新。最后,通过软件仿真对比传统下垂控制策略和改进下垂控制策略,验证了所提控制策略的有效性。     

基于模型预测控制的模块化多电平变流器桥臂能量控制策略

已有模块化多电平变流器(MMC)控制策略大多采用单一子模块电容电压参考给定的控制方式,存在无法分别控制不同桥臂子模块电容电压等不足。提出一种基于模型预测控制的MMC桥臂能量控制策略,通过引入桥臂能量共模分量和差模分量控制,实现各桥臂子模块电容电压的灵活控制;同时,基于MMC的暂态数学模型设计相电流及环流模型预测控制器,并引入电流误差反馈滚动优化,有效地实现了外部相电流和内部环流的解耦控制,使环流控制器具有能灵活实现环流抑制和环流注入的特性,且对系统参数不敏感。仿真结果验证了所提控制策略的正确性和有效性。     

孤岛微电网分布式电压不平衡补偿控制策略

针对不平衡负载、故障等引起的微电网公共连接点电压不平衡问题,提出了一种基于多代理系统的分布式协调电压不平衡补偿控制策略。将微电网各分布式电源等效为多代理系统中的代理,利用领导节点产生只有少数代理能够接收的补偿信号参考,公共连接点电压不平衡补偿等效为各代理节点向领导节点同步的追踪同步问题。利用线性状态反馈设计了分布式控制率。该控制策略基于一个单向通信的有向通信网络,各代理只需处理本地及相邻代理信息。该控制策略避免了对集中控制器的依赖,提高了系统的可靠性。利用一个微电网测试系统对所提控制策略进行了验证,仿真结果表明所提控制策略能够有效抑制公共连接点电压不平衡度。     

基于小信号稳定性分析的含VSG微电网电能质量主动控制

为提高分布式电源电力电子变换装置的利用率,实现变流器的功率控制,提高电能质量,文中提出一种基于小信号稳定性分析的含虚拟同步发电机(VSG)微电网的电能质量主动控制策略,在原有双闭环控制器基础上,设计参数化控制器进行谐波抑制,实现控制性能指标的改进。首先,建立基于微电网拓扑的VSG小信号模型,并分析VSG控制过程的稳定性。其次,设计了基于鲁棒观测器的控制器,以电能质量性能指标跟踪误差最小为目标函数,利用优化方法对跟踪误差进行逐步最优求解。通过MATLAB/Simulink对所提控制策略进行仿真,结果表明:所提出的方法实现了变流器鲁棒控制和电能质量治理,性能改善作用明显。     

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。