参与微电网频率调节的光伏发电系统模糊自适应功率控制

针对光伏在微电网中渗透率不断提高导致系统惯量和频率响应能力不足的问题，提出一种模糊自适应功率控制策略。首先，每相邻两组光伏阵列分别通过前级Buck-Boost型DC/DC变换器并联后再通过DC/AC逆变器接入微电网，其中一组光伏阵列运行在最大功率点追踪模式，并为另一台运行在模糊自适应功率追踪模式的DC/DC变换器提供最大功率参考；其次，考虑到光伏发电运行中负荷变动、辐照度波动等多种因素导致的系统频率波动，设计了模糊自适应控制器，以相邻光伏阵列提供的最大功率参考和当前系统频率为输入，决策输出功率储备因子，并结合最大功率参考生成光伏输出功率指令，实现光伏发电输出功率的自适应调节。最后，光伏阵列运行在模糊自适应功率追踪模式具有上下灵活调节的功率储备，通过自适应增加或减少功率储备实现微电网频率的双向调节。该控制策略减少了最大功率点估计器使用、无需详细的光伏模型且易于实现，基于IEEE 13节点测试系统的仿真结果验证了所提控制策略能够有效抑制微电网频率的波动。     

一种带储能的光伏发电DC/DC变换器控制方法

针对具有储能的光伏发电DC/DC变换器系统,探讨了DC/DC变换器的控制,根据电池和负载的状态,合理地实现光伏发电功率的控制。针对光伏发电DC/DC的应用场合,分析了独立光伏发电系统的功率流动情况,并提出了限定功率点跟踪(LPPT)的控制方法,分析了LPPT在静态及动态条件下的工作过程。同时,将LPPT和最大功率点跟踪(MPPT)算法相结合,从而灵活控制光伏电池的输出功率,适用电池的储能状态,满足负载需求。控制方案在实验模型上进行了初步验证。     

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。     

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。     

考虑多储能系统功率分配的独立直流微电网协调控制策略

针对多源储结构的独立直流微电网,提出考虑多储能系统功率分配的独立直流微电网协调控制策略,以实现源储能源利用率最大化与多储能系统间功率合理分配两方面的平衡控制,提升微网持续供电能力。根据直流母线电压信号将微网系统运行划分为5种工作模式,以协调源储运行,保证光伏能源利用率最大化及储能系统出力充足。同时,直流微电网工作模式切换过程中源储控制器保持不变,并根据当前运行状态自动调节自身运行曲线,维持系统功率平衡和母线电压稳定。其中,基于自适应功率控制的光伏系统控制方法根据母线电压自动调节光伏系统运行点追踪或偏离最大功率点,实现最大功率点跟踪(maximum power point tracking ,MPPT)模式与降功率模式间的平滑切换。其次,基于荷电状态(state of charge,SOC)的自适应功率下垂控制器根据储能单元自身SOC调节其下垂曲线,实现系统功率在多储能单元间的动态分配,避免过充过放。最后,通过搭建Matlab /Simulink 仿真模型,验证了所提方法的有效性。     

下垂控制微电网的频率调节特性的研究

指出微电网采用下垂控制可以减小对通信系统的依赖,提高微电网的可靠性,易于实现分布式电源和负荷的即插即用。基于逆变器采用下垂控制方式的基本原理,讨论了逆变器的端电压、相角与其输出的有功功率、无功功率的相关性;理论研究了逆变器采用下垂控制的频率调节作用和下垂控制微电网的频率调节特性;最后在Matlab/Simulink仿真平台搭建一微电网的仿真模型,分析了负荷并网和分布式电源并网时微电网的动态特性,以及下垂控制逆变器的频率调节作用。研究表明,下垂控制的微电网能够自动调节系统的电压和频率,动态调节逆变器的空载运行参数可以实现微电网频率的无差调节。     

基于一致性改进下垂控制的微电网频率研究

针对传统下垂控制在调节交流微电网频率稳定性时出现频率波动过大、调频死区的问题,提出一种基于一致性改进下垂控制的分层控制策略应用于含有多储能装置的交流微电网系统中,并构建含柴油发电机混合发电系统与孤网微电网互动的新模型。在此基础上,对微电网调节频率进行建模,通过所提出的分层控制对混合发电系统进行有功功率响应微电网需求,实现了稳定频率的目的。最后进行MATLAB/Simulink算例仿真。结果表明,所提出的一致性改进下垂控制的分层控制策略解决了分布式电源功率分配失衡问题,改善了微电网的频率质量。     

基于改进下垂控制策略下的交流微电网仿真分析

随着国内交流电传输和使用的比重逐年提高,且交流微电网与传统电网存在优良的兼容性和互动性,交流微电网控制技术受到广大学者的关注.首先建立了交流微电网的传统下垂控制方案,分析了有功-频率下垂和无功-电压下垂两个下垂控制特性.在此基础上,建立了一种交流微电网下的改进下垂控制策略,改善了功率分配精度和电压偏差问题.最后在MATLAB/Simulink仿真环境下验证了改进下垂控制特性的有效性.     

独立光储直流微电网分层协调控制

针对独立运行的光储直流微电网,提出分层协调控制策略。第一层控制光伏和储能系统等单元独立运行,且各单元变流器可依次对母线电压进行自动调节。采用自适应下垂控制协调多组储能来稳定母线电压并根据最大功率和荷电状态自动协调不同储能电池之间的负荷功率分配。当独立直流微电网中所需储能系统充电功率超过其最大允许功率时,光伏系统由最大功率跟踪控制切换为下垂模式控制母线电压稳定,且不同光伏单元可根据各自最大功率自动分配负荷功率,同时采用电压前馈补偿控制动态调整下垂控制器的参考电压将母线电压提升至额定值。为了提高运行效率并增强直流母线电压的稳定性,第二层控制根据母线电压协调不同变流器的工作方式,确保不同工作模式下均有变流器根据电压下垂特性控制直流电压来维持系统内的有功功率平衡。最后在Matlab/Simulink搭建仿真模块,分别验证在三种不同工作模式下所设计分层控制策略的有效性。仿真结果表明,该分层控制可实现独立直流微电网的稳定运行。     

基于一致性算法的微电网无差调频控制策略

微电网孤岛运行时,采用传统下垂控制策略的微电网频率因其输出功率的变化而偏离额定值,为此,提出一种微电网下垂系数自调节控制策略。微网内各微源由一致性算法获得下垂系数自调节值,实现微电网频率无静差,同时确保有功功率按额定容量分担负荷,在PSCAD中搭建微网模型,并与传统下垂控制仿真结果对比,表明了控制策略的有效性。     

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。     

一种适用于孤岛运行的逆变器控制方法

分布式电源主要通过逆变器接入微电网,逆变器控制技术在微电网中具有重要地位。下垂控制可以自动调节功率且灵活性强,在微网协调控制中得到了广泛的应用。提出了一种新型下垂控制方法,该方法对传统下垂控制的电压电流控制环、功率控制环2个环节进行改进,即:对电压电流控制环,加入了动态虚拟阻抗反馈,实现了有功功率和无功功率的解耦,从而保证了逆变器输出阻抗与线路阻抗相匹配;对功率控制环,除了构造了积分环节以提高系统稳态性外,还将频率差值、电压差值通过PI控制来修正下垂系数,以使系统能随着系统运行情况而做自适应的调整,从而增强了频率和电压的动态稳定性。最后通过软件仿真和硬件实验验证了所提控制策略的有效性和可行性。     

低压微电网逆变器频率电压协调控制

近年来,分布式发电(Distributed Generation,DG)技术发展迅猛,DG结合本地负载、储能设备等可构成微电网,微电网能够在并网模式与孤岛模式下运行。并网时,DG输出给定的功率,实现能量管理;孤岛运行时,要求DG维持微电网电压和频率稳定。因而微网中逆变器的控制尤为重要。由于传输线阻抗特性不同,本文在低压系统中应采用PV下垂控制,PV下垂控制能够实现孤岛运行时不同DG均分负载,但它是有差调节,电压和频率会存在较大的偏差。本文提出一种改进的PV下垂控制(NPV):加入电压和频率偏差的前馈调节,可实现电压和频率的二次调节。以微电网脱网运行的稳态以及暂态情况分析为例,通过PSCAD仿真以及实验,验证了NPV不但可以实现并网时的能量管理而且还实现了孤岛运行过程中电压和频率的二次调节。     

基于积分调节的光伏孤岛运行与负荷跟踪控制

随着光伏发电系统和微电网的普遍应用,在微电网孤岛运行时,光伏发电功率与负荷额定功率不匹配的问题日益突出。通过研究光伏电池输出功率特性,提出一种基于积分调节算法的光伏电池负荷功率跟踪控制策略,实现在孤岛模式下光伏发电系统输出功率在容量范围内自动跟踪微电网负荷所需额定功率,从而满足微电网孤岛运行模式下功率平衡的要求。最后通过构建的额定功率为100 kW的光伏微电网动模实验平台验证了所提控制策略的可行性。     

基于下垂控制结构的微电网机组控制设计

针对取较大下垂系数难以保证功率分配外环稳定性问题,在有功下垂控制环节增设前馈来改善系统稳定性,并建立微电网小扰动模型,验证了前馈能明显改善系统小扰动稳定,从而功率分配外环可取较大下垂系数,降低了微电网机组对配电网频率和电压幅值波动的敏感程度。电流和电压控制环节分别采用了比例谐振校正,在较小控制带宽下采用比例谐振校正也能取得较为满意的控制精度。介绍了并网同期方法,采用下垂控制结构的微电网机组共用一个同期环节,同步跟踪配电网电压相角。仿真结果验证了理论分析的正确性。     

兼顾提升功率分配精度与抑制电压偏差的自适应下垂控制

直流微电网孤岛运行时,为实现下垂参数跟随直流微电网各光伏单元出口线路阻抗和本地负载分布情况自调整,提出一种基于麻雀搜索算法(sparrow search algorithm, SSA)的自适应下垂控制策略。将下垂参数、变换器输出电压参考值以函数变量的形式构成优化目标函数,利用麻雀搜索算法寻找目标函数的极小值,实时找到同时使系统运行过程中的功率偏差、母线电压偏差最小化的解。即利用麻雀搜索算法将下垂参数和电压参考值调节问题转化为函数极值寻优问题,实现了下垂系数可依据光伏出口线路阻抗、本地负载变化及光照强度变化自调整的目标。同时通过动态调节变换器输出电压参考值,减小母线电压偏差,解决了功率分配精度与母线电压偏差的固有矛盾。利用PSCAD/EMTDC建立系统仿真模型,仿真结果证明所提控制策略正确、有效。     

基于有限时间一致性的微电网分层优化策略

微电网优化控制的主要目标是分布式电源以经济最优的状态运行,同时确保系统的频率、电压稳定在额定值。为了克服微电网集中式优化策略的缺陷,本文提出了一种基于有限时间一致性算法的分层优化策略。该策略在下垂控制的基础上,采用多智能体系统的有限时间一致性理论求解系统发电功率最优值,通过调节下垂系数使电源发电功率达到最优值,然后应用多智能体技术引入频率和电压的补偿量以实现系统频率和电压稳定在额定值。最后利用Matlab/Simulink搭建一个4节点微电网系统验证了所提出优化策略的正确性和有效性,收敛时间缩短了近60%。     

含光伏直流微电网的功率分散协同控制技术研究

为了提高含光伏直流微电网系统的运行稳定性,提出了一种适用于光伏直流微电网的功率分散协同控制技术。该控制策略根据并网换流器的状态、直流电压的变化量以及蓄电池的荷电状态自动调节各端换流站的工作方式,同时开发了光伏发电单元的有功功率控制潜力,使其参与到微电网的多端功率协调控制中,不仅分担了系统的功率调节压力,还实现了光伏能量的优化利用。所提控制策略保证直流微电网系统在不同工况以及电网扰动下,能协调各端电力电子变流器及光伏电源共同维持系统的稳定运行。最后,在MATLAB/Simullink中建立模型,对光伏直流微电网在不同运行工况下进行仿真,验证所提出功率协调控制策略的有效性和可行性。     

基于灵敏度分析的改进微电网下垂控制方法

传统下垂控制方法应用于微电网中存在电压和频率波动较大的问题,对此提出了一种基于灵敏度分析的改进下垂控制方法。由于微电网线路阻抗较大,基于灵敏度分析,在下垂控制中加入虚拟阻抗,调节了线路阻感比;并对下垂控制器进行改进使其具有更好的控制精度。将微电网的电压频率的误差与误差变化率作为模糊控制的输入量,运用模糊推理方法在线整定具有PI结构的下垂系数,从而控制电压与频率的输出。通过对微电网切换运行模式以及孤岛模式下切负荷这两种情况下的运行特性进行仿真分析,应用该方法不仅能平稳抑制电压幅值和频率的波动,还能在微电网切负荷之后合理分配各分布式电源(Distributed Generation,DG)的功率。仿真结果证明了该控制方法的可行性和有效性。     

微网分段动态自适应下垂控制策略研究

微电网采用传统下垂控制时,存在着动态调节速度慢、微源功率分配不均、频率电压无法稳定等诸多弊端。为解决以上问题,提出一种分段动态自适应下垂控制策略。通过分段下垂控制增大下垂系数,以提升系统动态响应速度。通过动态下垂控制调节下垂系数,以改善功率分配效果。通过自适应下垂控制平移下垂曲线,以维持频率和电压稳定。对上述控制策略分别进行了仿真和实验,结果验证了分段下垂自适应下垂控制策略的快速性、精确性和稳定性。