稀疏通信下分布式电源微增率一致性加速算法

基于分层控制结构,提出一种稀疏通信下的分布式电源微增率一致性加速算法。该方法无需中央控制器,借助稀疏通信网络实现分布式电源的三次分层控制并加快收敛速度。在该分层控制中,一次控制采用线性下垂控制策略;二次控制仅借助本地频率信息实现系统频率调节;三次控制考虑各分布式电源的成本微增率,利用稀疏不完备的通信网络传递分布式电源成本微增率信息,并结合非线性下垂控制实现微增率的一致性,各分布式电源能较快地收敛至等微增率点。该算法所构建的稀疏通信网络拓扑可以是任意的,对于通信网络的单双向及连通性都没有要求。仿真算例验证了该算法的有效性。     

微网孤岛运行的分散自趋优控制策略

提出了一种适用于微网孤岛运行的分散自趋优控制策略,该策略无需微网中央控制器和通信系统即可实现系统的三次分层控制,包括分散一次控制、分散二次控制和分散三次控制。其中,一次控制沿用传统的线性下垂控制策略,保持了微网良好的线性动态特性;二次控制仅借助各台分布式发电机的输出端频率信息即可直接参与系统调频,使微网的频率能够维持在允许的范围内;三次控制采用考虑发电机成本的非线性下垂控制策略,使各台分布式发电机遵循等微增率准则,实现微网的优化运行。此外,通过设计不同时间常数的低通滤波器,使三次分层控制实现了动态解耦,使控制策略既能满足微网静态特性的要求,又具有良好的动态特性。最后,由仿真算例验证了所提控制策略的有效性。     

微网孤岛运行模式下的新型负荷分配控制策略

由于受到线路阻抗特性、本地负荷、微网拓扑结构等因素影响,传统功率控制难以使微网负荷功率按照分布式电源容量精确分配。在分析影响功率分配因素基础上,针对含多个分布式电源的微网提出种基于有功扰动的新型负荷功率控制策略。该方案在不影响有功功率分配效果的前提下,通过借鉴二级控制思想引入有功扰动和积分控制项,使负荷无功功率可按照分布式电源容量达到精确分配。同时,为保证逆变器输出电压和频率在负荷功率精确分配时均稳定在额定值或偏移很小,通过增加积分项重新设计下垂控制器来弥补有功扰动所引起的系统频率和电压波动。仿真结果表明了所提策略的有效性。     

微网综合控制与分析

考虑到微网内分布式电源和负荷所具有的分散性,根据分布式电源的类型以及与储能装置的不同组合方式,采用不同的控制策略分别进行了相应控制器的设计。基于下垂特性的电压/频率(V/f)控制实现了负荷功率变化时不同分布式电源间变化功率的共享,且在微网孤岛运行时能为微网系统提供频率支撑;PQ控制可根据实际运行情况实现分布式电源有功和无功功率的指定控制。通过对微网孤岛运行模式和联网运行模式之间切换、孤岛模式下切/增负荷以及微网内某一电源功率变化3种情况下的运行特性进行分析,获得了微网中相应分布式电源的功率、电压、电流及系统频率的变化规律,证明了PQ-V/f综合控制策略的正确性和有效性。     

一种改进的分布式电源无功功率精确分配下垂控制策略

由于独立运行的微网中馈线阻抗不匹配,采用传统下垂控制策略的分布式电源难以精确地分配输出功率。针对该问题,提出了一种改进的分布式电源无功功率精确分配下垂控制策略。在该策略中,中心控制器采用低带宽通信向各个分布式电源发送交流母线电压偏离补偿信号,分布式电源的本地控制器获取该补偿信号后,通过积分构造出输出电压的幅值参考。采用所提出的下垂控制策略,各分布式电源在实现无功功率精确分配的同时,可以有效消除交流母线的电压降,将母线电压恢复至额定值。仿真结果表明,所提出的改进下垂控制策略在复阻抗特性馈线微网中具有一定的有效性和可行性。     

基于分布式拟牛顿法的交流微电网经济运行控制

针对含多撑网逆变器的交流微电网,提出一种基于分布式拟牛顿法的经济运行控制策略,该策略包括电压和无功功率调节器以及频率和有功功率调节器两部分。采用稀疏通信网络交换相邻逆变器的信息,基于等耗量微增率准则,采用拟牛顿法根据本地和相邻节点的信息估算有功功率和无功功率的最优分配量。在电压和无功功率调节器中,无功功率的估算值可作为电流源型逆变器的参考值,或用于产生电压源型逆变器的电压修正项,实现无功功率的最优分配和电压控制。在频率和有功功率调节器中,有功功率的估算值可作为电流源型逆变器的参考值,或用于产生电压源型逆变器的频率修正项,实现有功功率的最优分配和频率控制。6节点交流微电网的仿真结果表明,所提控制策略在实现高质量电压和频率控制的同时,能够实现系统的最优经济运行,具有“即插即用”的能力,且对通信链路故障有较高的鲁棒性。     

基于背靠背变流器柔性互联的微网群分层协同恢复控制策略

柔性多状态开关丰富了微网群拓扑构型的多样性，提升了其调控手段和故障恢复能力。但柔性互联方式改变了传统交流微网群的扰动传递模式，导致各微网单元间频率/电压解耦，从而给扰动下的频率/电压无差恢复及有功均分控制带来了新的难题。该文以背靠背变流器柔性互联微网群为研究对象，设计全新的集中–分布式混合的分层协同控制通信网络架构，分别基于一致性理论和功率平衡方程组推导并提出柔性互联微网群的分层协调控制策略。在该策略下，能够实现集群全网的频率/电压无差恢复和有功出力按容量比率均分的控制目标。该文分析该控制策略下柔性互联微网群的稳定性，在Matlab/Simulink中搭建仿真模型，验证控制策略的有效性。     

多微网最优潮流功率调度及协同优化控制策略

针对多微网运行中存在的一些问题,提出了多微网功率调度及优化控制策略。在该方法下,多微网被分为微网控制部分和最优潮流能量调度部分。其中,微电网控制部分包括功率优化模块以及控制模块。在功率优化模块中,提出了动态有功参考值这一概念,利用稀疏通信网络与相邻单元协作,使用一致性算法执行本地计算以求得分布式电源（distributed generator, DG）等成本微增率,获得动态有功参考值,DG输出有功则对动态有功参考值进行跟随,使发电成本最小化,同时消除频率偏差,所以此方法无需对频率进行额外的控制。除此之外,控制模块中加入了电压控制器,针对电压不一致问题,加入补偿因子,维持电压在额定值,保证电能质量。最优潮流负责子微网之间的功率调度,当子微网的容量不足时可进行功率互济。最后在MATLAB/SIMULINK中建立交流多微网,仿真结果表明,所提方法有效地提高了系统的经济性和稳定性。     

孤立微电网分布式二级功率优化控制

针对传统下垂控制的功率分配精度易受线路阻抗影响的不足,提出一种孤立微电网分布式二级功率优化控制策略。各分布式电源的控制器构成一分布式稀疏通信网络,与邻居控制器交互电压、频率信息。在仅有邻居分布式电源信息的基础上,利用一致性算法得到全网的平均电压和频率,用于二级优化控制。通过优化下垂控制的电压和频率参考值,实现有功功率按照额定容量比例精确分配的目标,并且进行系统电压和频率的调节。由于不存在中心控制器,该策略可靠性较高。最后通过Matlab/Simulink仿真验证了所提控制策略的有效性及优越性。     

基于本地自适应调节的交直流混合微电网全局协调控制

针对交直流混合微电网,提出了一种基于本地自适应调节的微电网全局协调控制策略。对直流子微网内的分布式电源(DG)设计模糊自适应下垂控制,通过自动调节下垂系数消除线路阻抗的影响,实现直流子微电网内部有功功率的精确分配。对交流子微电网内的分布式电源,设计基于同步补偿的改进下垂控制,从而消除线路阻抗的影响,保证有功功率均分的同时实现无功功率均分。在本地调节的基础上,设计计及储能参与的混合微电网全局协调控制策略,消除频率/电压偏差并恢复至额定值,实现交直流子微网间、子微网与储能系统间功率的合理流动和自主分配。与此同时制定功率交换控制规则,以避免不必要的功率交换,降低了功率损耗并延长了储能寿命。运用MATLAB/SimuLink仿真平台,对所设计控制策略的有效性进行验证。     

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.     

基于改进功率环的微电网对等控制策略研究

基于传统下垂控制方法存在的不足,同时考虑减小微电网依赖于通信系统,使负荷和分布式电源能够即插即用,提出一种基于改进功率环的微电网对等控制策略。传统的下垂控制方法会造成系统频率和交流母线电压的偏差,针对该问题,引入电压补偿环节和频率补偿环节,构建改进的功率环反馈控制器。利用该控制策略对由2台同容量分布式电源构成的微电网进行仿真分析,并和采用传统下垂控制方法所得结果进行比较,此外,在并网/孤网切换模式和负荷投切模式下,分析该控制策略下的微电网运行特性,仿真结果表明了基于改进功率环的微电网对等控制策略能够有效降低系统频率和交流母线电压的偏差。     

基于Zigbee通信网络的低压微电网分布式功率控制

针对低压微电网中传统下垂控制难以实现多个分布式电源(Distributed Generations, DGs)按照下垂系数合理分配有功输出的问题,提出了一种基于通信网络的分布式控制策略。采用并构建了Zigbee无线通信网络拓扑结构以实现DG间的信息交互。设计了基于一致性算法的分布式PI控制器以实现多个DG的有功输出按额定比分配。最后通过仿真验证了所提方法的可行性,并表明网络延时和网络拓扑结构的变化会影响微电网系统的稳定性。     

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。     

考虑自适应虚拟阻抗的微电网分布式功率控制策略

针对低压微电网中,采用传统有功功率—电压幅值下垂控制的分布式电源在阻抗不匹配时难以按照下垂系数合理分配负荷有功功率的问题,提出了一种基于自适应虚拟阻抗的分布式功率控制策略,有效补偿了不匹配的馈线阻抗引起的电压降差异,实现了负荷功率的合理分配。所提策略基于多智能体一致性理论,构建了分布式的控制结构,各分布式电源仅需使用本地和相邻电源的功率信息对虚拟阻抗的模进行自适应调节,避免了对全局信息的依赖。通信网络拓扑中包含生成树的系统需求易于通过稀疏网络实现。同时,根据输出功率因数调节虚拟阻抗的阻抗角,增强了系统的鲁棒性。仿真结果证明了所提策略的有效性和可行性。     

提高光储柴独立微网频率稳定性的虚拟同步发电机控制策略

针对由间歇性可再生能源、柴油发电机组(DGS)和蓄电池储能系统构成的独立微网,提出一种提高系统频率稳定性的虚拟同步发电机(VSG)控制策略。首先,建立DGS在同步旋转坐标系下的数学模型并分析其输出电压与频率的阶跃特性;其次,在理论分析VSG控制与微网频率稳定性关系的基础上,将同步发电机的转子运动方程、一次调频特性及无功调压特性引入储能变换器(ESC)的控制中,使ESC具有虚拟惯性与阻尼;然后,利用MATLAB/Simulink仿真软件对比针对ESC采用传统电流控制、下垂控制及VSG控制时负载阶跃条件下的系统频率响应特性;最后,建立一套包含2台VSG及1台DGS并联的独立微网实验平台,实验结果验证了所述控制策略的正确性与有效性。     

A distributed non-Lipschitz control framework for self-organizing microgrids with uncooperative and renewable generations

This paper investigates the design of robust distributed voltage and frequency control for a self-organized microgrid. A multiagent distributed secondary hierarchy is proposed using control Lyapunov function. Power resources are categorized as controllable and uncontrollable distributed generations (DG). Controllable DGs are exchanging information with neighbor DGs through agents at communication layer. The agents communicate to restore the voltage and frequency to their nominal references. Furthermore, the proposed scheme is robust against the insufficient data from uncontrollable DGs, since it provides an improved and stable operation even when there is no communication with uncontrollable DGs and loads. It can actively compensate for the random unknown demand and generation, by sharing the power mismatch in distributed droop architecture. It is shown that the suggested controller is capable of stabilizing an uncooperative microgrid in which not all DGs are cooperating. Also, the convergence speed of the system is improved using the finite-time controller. The performance and finite-time stability of a microgrid with partially-cooperative DGs is proved using Lyapunov theorem and is validated through numerical simulation. The results show improved transients, accurate steady state values for voltage and frequency control of a microgrid, and robustness against communication architecture variations. The impact of communication delays, the uncertainty in coupling gains of the communication links, and the time-interval between updating the controller and the states through communication are investigated.     

基于附加阻尼的微网改进下垂控制方法

采用传统有功频率、无功电压幅值下垂控制时,若下垂系数选取不合理,逆变器输出功率会出现持续振荡,当微网离网运行时,逆变器输出功率的振荡会导致微网系统频率出现波动,严重时会使整个系统出现功角稳定性问题。文中基于储能逆变器动态频率特性的概念,根据其产生正阻尼作用的相位条件和幅值条件,提出了基于附加阻尼的改进下垂控制方法。该方法可以在不影响系统稳态频率和逆变器输出功率的前提下,有效地增加系统的阻尼,从而抑制逆变器输出功率振荡,提高系统的稳定性。最后通过PSCAD仿真,验证了所提控制策略的有效性。