基于小交流信号下垂的微网二次控制方法

有功功率-频率和无功功率-电压幅值的传统下垂控制方法被广泛应用于微网并联逆变器的协调控制中。然而,传统下垂控制会使变流器输出的频率和电压幅值存在偏差,进而影响微网电能供应的精确性。基于对人为注入系统的小交流信号的控制,提出了一种新型的二次控制方法,以补偿下垂控制产生的电压偏差。该方法中的小交流信号在并联逆变器中如同一种通讯信号,其频率和逆变器输出基波电压的下垂偏置呈下垂关系。通过该方法,系统频率和电压幅值可以恢复至额定值,同时,精确的功率均分可以在并联逆变器之间实现。仿真和实验结果都验证了该方法的有效性。     

微电网系统母线电压和频率无静差控制策略研究

当外电网发生故障时,微电网系统与外电网断开,运行在孤岛模式。此时,由于微电网系统失去了外电网的支撑,微电网系统交流母线电压和频率需要采用下垂控制。针对传统下垂控制导致电压和频率存在静差问题,分析控制参数对微电网系统逆变器输出阻抗的影响,并研究系统输出阻抗呈感性的方法。在此基础上,提出无通讯线时消除电压和频率静差问题的控制方法,并分析下垂系数对系统稳定性的影响。最后,通过仿真和实验对控制方法进行了验证,仿真结果表明采用下垂曲线平移的办法减小静差,有功-频率和无功-电压下垂曲线垂直上移,没有发生明显的波动,而且按照设定的下垂系数比例进行合理分配;负载从680 W突增至1 050 W,再从1 050 W突减至680 W,两台逆变器输出电流迅速满足负载突变的要求,而且负载突变对母线电压影响较小。结果表明本文控制方法的正确性和可行性,研究结果将对微电网的稳定运行提供一定的理论及实验指导。     

TNPC三电平变流器并联控制策略应用研究

两台变流器并联会带来环流,TNPC中点电压的偏移也会导致控制系统失效,对三相TNPC三电平智能变流器并联控制技术策略展开研究,并进行实验验证.为实现并网工况下多台三相TNPC智能变流器并联,采用基于下垂控制的"功率-电压-电流"三环控制方法,并分析了下垂控制的工作原理;对系统中点平衡控制、环流抑制等关键技术进行了说明,...     

提高储能换流器电压及功角暂态特性研究

为提高储能换流器电压及功角暂态特性,对有功电流-频率、无功电流-电压下垂控制进行改进,提出一种根据输出电压有效值变化率表征下垂系数,根据电压调节量自适应调节下垂系数的无功电流下垂控制策略。引入滞环控制在储能换流器电流自适应有功电流-频率下垂控制中,通过滞环控制器将功角维持在一定范围内,确保当电网电压跌落故障时,储能系统功角稳定。Matlab/Simulink仿真和RTDS实验结果表明：所提新型控制方案可以提高储能对系统惯性无功支撑能力,提高储能控制系统对电压暂态波动的抑制能力,有效提升了储能换流器输出电压及功角暂态性能。     

一种恢复电压和频率的微网改进下垂控制方法

目前,微网孤岛控制的实现一般都是基于下垂控制。下垂控制不仅可以保证电压和频率的稳定性,而且可以实现各分布式电源的负荷合理均摊。但是对于电能质量需求较高的情况,下垂控制后一般都会进行二次电压和频率的恢复控制,这就造成了运行成本的提高。针对这种问题,对下垂控制原理进行分析,提出了一种基于"冲洗过滤"恢复电压和频率的方法,该方法在下垂控制前引入了一个"冲洗过滤"控制器,实现了不增加二次通信线路进行电压和频率的恢复。利用PSCAD/EMTDC软件平台进行了模拟实验验证,结果表明,该方法能很好地在微网负荷变化后对电压跌落和频率偏差进行恢复。     

APF直流侧电容电压的下垂模糊自适应PI控制

以单相并联有源电力滤波器(APF)为研究对象,针对直流侧电容电压影响APF补偿性能的问题,提出了将下垂控制和模糊自适应比例积分(PI)控制相结合的下垂模糊自适应PI控制方法。首先,分析模糊自适应PI控制的工作原理;再针对传统直流侧电容电压控制存在补偿开关器件损耗与补偿性能的不足,提出采用下垂控制器获得直流侧电容电压控制的参考值,并对下垂控制与模糊自适应PI控制相结合的控制方法进行了理论分析;最后,对提出的方法进行了Matlab/Simulink仿真和实验验证。结果表明:相对于模糊自适应PI控制方法,提出的控制方法响应速度更快、超调量更小,且提高了直流侧电容电压控制的稳定性及APF的补偿性能。     

适用于微网的电压频率无偏差下垂控制方法

下垂控制是微网控制中常见的控制方法,但下垂控制会导致电压和频率偏差。针对上述问题,通过求取有功下垂和无功下垂控制方程的微分,在2个方程中分别加入频率和电压偏差的比例量,稳态时由于电压和频率偏差的微分为零,迫使频率和电压的偏差量为零,从而消除了稳态频率和电压偏差;此外还从减小频率和电压偏差的角度对比分析了传统下垂控制方法、相角下垂控制方法、自适应调节下垂系数控制方法以及所提方法的控制效果。仿真结果证明了前3种方法的局限性及所提方法的有效性。     

基于自适应下垂法的有功功率均分控制

在低压孤岛微网中,受到线路阻抗不一致的影响,线路阻抗与并联逆变器的容量不匹配,传统下垂控制方法不能使并联逆变器有功功率达到均分的效果;并且传统下垂控制法反馈信号很难准确的测到线路阻抗后公共节点的电压。针对以上问题,提出了一种自适应的下垂控制方法,该方法具有可变的下垂系数和可变的空载电压,自动调节下垂系数和空载电压来减小并联逆变器有功功率分配的偏差和降低线路阻抗上的电压降。在负荷发生突变和扰动的情况下,利用MALATB2014a/SIMULINK软件平台分别对传统下垂控制和自适应下垂控制进行仿真实验验证,仿真结果验证了自适应下垂控制方法不仅可以使并联逆变器有功功率分配达到均分,还可以大大改善线路阻抗上的电压降。     

适用于直流配电网的改进下垂电压控制策略

为了解决直流配电网传统下垂控制中有功功率波动过大所引起系统直流电压大幅度变化的问题,首先对传统的电压下垂控制进行了分析,并由此提出了改进下垂电压控制策略.该策略在传统下垂控制的基础上,将下垂系数由常量转换为变量,通过监测系统直流电压,构建下垂系数与直流电压偏差函数关系,并引入电压裕度和指令上、下限值,使其能将系统直流电压限定在设定范围内.系统在受到小功率扰动时能保持传统下垂控制快速调节不平衡功率的优点;受到大功率扰动后能自我修正下垂系数,加强电压控制性,减小系统电压偏差.最后,在PSCAD/EMTDC仿真平台搭建两端供电式直流配电网模型,对改进下垂电压控制策略进行仿真分析,并和传统控制策略进行了对比,仿真结果表明,相比传统下垂控制,改进下垂控制能更有效地稳定系统电压.     

有源电力滤波器直流侧电压控制的研究

以三相三线制有源电力滤波器(APF)为研究对象,针对APF直流侧电压影响APF补偿性能问题,提出下垂调节器与反推自适应控制相结合的控制策略。首先建立了并联型APF的数学模型,然后设计下垂调节器与反推自适应控制器,最后对其进行了仿真和实验研究。对比传统PI控制结果表明,采用下垂调节器与反推自适应控制相结合的方法具有良好的动态性能,易于实现,并且提高了直流侧电压控制的稳定性。     

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。     

改进的低压微电网孤岛模式下的控制策略

孤岛模式下的低压微电网运行时,如果负载发生变化,传统的下垂控制策略不能有效的控制系统的电压和频率,维持微电网的稳定性。为了解决上述问题,在传统的下垂控制基础上提出了一种改进的自动调整的下垂控制策略,引入了PI前馈控制,通过改变下垂曲线的斜率以及对曲线进行平移,对电压和频率进行调整。首先对该控制策略的原理和方法进行分析,然后在SIMULINK平台下,对传统的和改进的下垂控制策略进行了仿真和分析。仿真结果表明,提出的改进的下垂控制策略可以更有效更快速的控制低压微电网的电压和频率,使其在孤岛模式下的运行更加稳定。     

基于虚拟电阻的P-V下垂系数计算方法

现有研究有很多针对多端柔性直流下垂系数的计算方法,但是鲜有基于虚拟电阻的下垂系数计算方法。参考I-V下垂控制策略,提出了一种基于虚拟电阻的P-V下垂控制策略。首先,在放射型直流电网中,分析了换流站直流端口电压与公共母线电压之间的关系。通过设置虚拟电阻得出换流站桥臂电压和直流端口电压的关系,并根据P-V下垂控制策略,推导出基于虚拟电阻的P-V下垂系数计算方法。随后,分析了该下垂系数计算方法存在极限运行状态下无法计算的问题,并提出了对应的解决方法,完善了控制策略。最后,在仿真软件中搭建了一个6端放射型柔性直流电网仿真模型,分别对比例下垂控制、自适应下垂控制和基于虚拟电阻的下垂控制策略进行仿真验证。通过对比发现,提出的基于虚拟电阻的P-V下垂控制策略有直流电压偏差较小、功率分配较为合理的特点。     

考虑交流电网调节能力的VSC-MTDC改进下垂控制方法

多端柔性直流输电系统的现有下垂控制方法可以将直流网络的不平衡功率在各换流站间进行合理分配,但忽略了各换流站交流侧系统的承受能力,无法根据交流侧系统的暂态响应情况来灵活调节各换流站所分配的不平衡功率量。因此,该文提出一种考虑交流电网调节能力的多端柔性直流网络改进下垂控制方法,该方法根据扰动后交流侧电网的频率偏移情况来自动调节下垂控制的斜率系数,在不改变控制器结构的前提下,可使直流侧的不平衡功率在各交流电网中得到更为灵活合理的分配。在实时数字仿真器（real-time digital simulator, RTDS）平台搭建了仿真模型,通过与固定斜率下垂控制方法和考虑功率裕度的自适应下垂控制方法进行对比,验证了该改进控制方法的有效性和优越性。     

多端柔性直流输电系统直流电压模糊控制策略

直流电压斜率控制适用于潮流经常变化的多端柔性直流输电系统,但现有的直流电压斜率控制不能很好地兼顾不同运行工况对斜率参数的要求。文中提出一种基于模糊控制的直流电压变斜率控制策略。该控制策略应用模糊控制理论,把常规的直流电压斜率控制由原来难以整定参数的固定斜率控制变为控制参数根据运行工况变化的变斜率控制。在PSCAD/EMTDC仿真平台上搭建四端柔性直流输电系统模型,并与MATLAB互联仿真。仿真结果验证了文中设计的直流电压模糊控制策略能有效维持系统稳定运行和加快系统故障恢复。     

基于改进型下垂控制的微电网多主从混合协调控制

考虑到微电网中包含有多个分布式电源,需要根据分布式电源的类型采用不同的控制方法,从而实现不同的协调控制策略。在对传统的下垂控制进行改进的基础上,考虑到传统主从控制与对等控制的优缺点,提出了将改进型下垂控制应用到介于主从控制与对等控制之间的一种混合控制方法中,即两个或两个以上的分布式电源采用改进型下垂控制,并将这些下垂微电源整体作为主控部分,其余的微电源采用恒功率控制作为从控部分。最后,在MATLAB/Simulink软件中搭建了多下垂混合控制的微电网模型和传统的主从控制微电网模型,对两种控制的微电网分别进行孤岛、并网、投切负荷等操作进行了仿真比较,并分析了运行中各项参数变化的影响。仿真结果表明多下垂混合控制相比于传统的主从控制具有更好的适应性和稳定性。     

引入虚拟电抗的独立运行微电网改进下垂控制

下垂控制是微电网常用控制方法之一。文中分析了线路功率传输特性,表明在传输线路呈阻性的低压微电网中,采用P-f和Q-V下垂控制会造成功率控制耦合;通过改变控制器参数使得逆变器等效输出阻抗呈感性的方法效果不佳。文中引入"虚拟阻抗"的思想,在逆变器的输出端模拟出一个大小可控的虚拟电抗,保证线路呈感性,并对Q-V控制曲线进行修正,以保证电压稳态精度。将改进下垂控制与传统下垂控制在PSCAD/EMTDC中进行仿真对比。结果表明,改进下垂控制的无功分配效果更好。     

适用于多端柔性直流输电系统的优化下垂控制策略

电压下垂控制策略适用于换流站数目较多以及功率波动频繁的多端柔性直流输电系统,针对下垂系数计算繁琐、个别换流站功率越限及下垂系数对控制性能影响等问题,提出了优化下垂控制策略。该策略以优化下垂系数为基础,结合电压裕度控制,给出有功功率—电压特性曲线,实现了功率的合理分配。在MATLAB/Simulink下搭建的四端柔性直流输电系统仿真表明,该控制策略可以避免下垂系数设置不当造成的控制问题,能够合理分配各换流站有功功率,快速稳定直流母线电压。     

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.