微网系统稳定运行及模式平滑切换研究

提出了一种基于对等结构的控制策略,实现微网系统在并网和孤岛两种模式下的稳定运行和平滑切换。稳定运行时的多环控制策略包含电压-相角下垂控制、虚拟阻抗控制和电压电流双环控制,可按逆变器额定容量之比精确分配负荷功率,保持系统电压幅值、频率的稳定。并网时采用基于双二阶广义积分器及锁频环的电压同步策略,使微网的电压幅值、相角快速向主网同步,从而平滑并网。解列时设计了功率同步策略,通过降低微网与主网间的交互功率,抑制切换时的功率冲击。仿真结果表明,所提控制策略能够保证微网系统的稳定运行,同时在过渡模式下,减小网络冲击,稳定系统频率,实现模式平滑切换。     

基于下垂控制的微网无缝切换控制策略研究

基于下垂控制的微网离网运行时,分布式电源需要根据本地的有功、无功负荷及下垂特性调整输出电压频率和幅值参考来实现微网的稳定运行和有功、无功负荷的合理分配,但下垂控制会导致微网并网点两侧电压相位和幅值不再一致,当微网由离网运行转换到并网运行时,如不采取一定的控制将导致并网瞬间出现较大的功率冲击,直接影响微网的电能质量和稳定运行。为此,提出一种基于下垂控制的微网无缝切换控制策略,利用分布式电源底层电压控制模式不变的特点,实现微网由并网运行到离网运行的平滑切换。通过第二层的电压频率恢复控制和改进的相位控制,大大减小微网由离网运行到并网运行切换瞬间的功率冲击。该策略不仅实现了微网内分布式电源的灵活接入,而且使整个微网实现了即插即用的功能。最后通过电磁暂态模拟程序软件和电力系统计算机辅助设计(electric magnitic transient in DC System and power system computer aided design,EMTDC/PSCAD)进行仿真计算,验证控制策略的有效性。     

一种单相逆变器并离网切换的统一控制策略

分布式能源系统中,逆变器通常具有并网运行与孤岛运行两种模式。当逆变器并网运行时,一般表现为电流源特性,向电网输送功率;当逆变器孤岛运行时,一般表现为电压源特性,控制本地电网电压与频率稳定;逆变器并离网切换过程时需进行两种控制模式的模式切换。提出一种基于下垂控制的单相逆变器统一控制策略,构造一种电压源电网支撑型逆变器,在并网与离网模式下均可稳定运行,从而实现并离网工况的无缝切换。建立逆变器阻抗模型,基于阻抗模型设计了下垂控制策略和下垂曲线,给出了逆变器并离网切换的控制逻辑,构建了实验样机,通过实验验证了所提出的理论分析和控制策略的可行性。     

柔性互联交流配电网的换流器并离网统一控制策略

提出一种并离网统一控制策略,在孤岛控制模式的基础上设计了主动功率调节功能,并网运行时按照有功-电压平方下垂的关系自动分配有功功率;离网运行时下垂功率控制自动切换成定交流电网频率和电压的孤岛模式。该方法适用于并网和离网2种不同的运行工况,并且省去了孤岛检测环节,大幅简化了控制系统结构。以四端柔性互联交流配电网系统为例,详细分析了并离网统一控制策略的参数设计方法,并建立电磁暂态仿真模型,针对并离网多种不同工况开展仿真。仿真结果表明,所提方法可以满足柔性互联系统的负荷均衡及转供的性能要求,同时也避免了并离网切换过程的过电流。     

基于改进下垂法的微网并网控制策略研究

分布式微网并网控制策略研究对提高微网可靠运行有重要意义。针对微网系统孤岛运行时分布式电源间存在环流的问题,设计了无功环流抑制环节以改进下垂控制,通过平移下垂控制曲线实现了分布式电源在并网模式下的恒功率输出,在此基础上设计了并网预同步控制器,以保证并网时不会对电网产生大的冲击电流,最后,在Matlab/Simulink中对微网孤岛运行时无功环流的抑制、微网运行模式切换时的控制及微网并网后的恒功率控制进行了建模仿真,结果验证了改进下垂控制法的正确性和可行性。     

基于本地测量的微网逆变器离/并网功率精确和统一控制

在包含多微源的微网系统中,微源逆变器输出功率的精确控制和离/并网运行模式下控制目标的自动切换对于微网电压和频率的稳定以及潮流的控制都具有重要意义。在下垂控制的基础上,提出了基于本地测量的自适应双虚拟阻抗和功率补偿导纳控制方法,消除了不同类型线路阻抗引起的功率耦合,改善了离网时负载分配的准确性。同时,通过提出一种自适应的电压补偿方法,实现了分布式电源离/并网运行的统一控制,并改善了离网时的电能质量和并网时输出功率的跟踪精度。通过建立离/并网模式下逆变器的小信号模型,对控制器参数进行了优化设计。仿真和实验结果验证了理论分析的正确性和所提出的控制方法的有效性。     

高压微网运行模式切换控制策略

以未来可再生电能传输和管理(FREEDM)网络为研究对象,提出一种新型电压模式控制策略,用于实现FREEDM网络联网与孤岛模式间的切换。由于始终将并网逆变器控制为电压源,因此避免了运行模式变化时控制策略的切换,并采用改进的相角下垂控制取代传统频率下垂控制,使微网频率与输出功率分离,降低切换难度。联网运行时,将功率偏差作为反馈量加入到下垂控制环节,实现逆变器的恒功率输出。重新设计同步调节器,使微网进入联网模式时准同期并网,进入孤岛模式时降低脱网过程对微网的冲击,实现平滑过渡。仿真分析表明,本文所提出的控制策略可实现快速同步调节,切换过程公共连接点处(PCC)冲击电流较小,可以很好地稳定微网电压和频率,并有效抑制微网电源间环流。     

微网运行模式无缝切换控制技术研究

微网有并网和离网两种运行模式,实现两种运行模式间的无缝切换是保障系统稳定运行的关键。文中首先介绍了微网的系统模型与工作模式,然后分别介绍了基于虚拟同步发电机(VSG)的无缝切换控制技术和基于下垂控制(droop control)的无缝切换技术,最后在PSCAD中搭建了微网系统的仿真模型,验证两种控制技术的可行性,对比分析了两个切换过程的控制效果,由仿真结果得出基于VSG的无缝切换控制策略更适用于微网的并离网切换。     

微网运行模式平滑切换的控制策略研究

针对微网孤岛与并网运行模式的特点,提出了一种实现微网运行模式平滑切换的控制策略,即在基本下垂控制器中增加下垂额定点调节环,通过该环路的投切实现并网与孤岛控制模式的平滑转换,微电源并网为PQ控制,孤岛为下垂控制。设计了逆变器预同步控制单元,有效地抑制微电源并联过程的冲击电流,使并网过程平稳安全。在此基础上,提出一种微网运行模式相互切换的控制流程,并对微网运行模式切换以及孤岛和并网状态下的若干运行工况进行了仿真实验,验证了控制方法与切换流程的有效性。     

微网运行模式平滑切换的控制策略研究

针对微网孤岛与并网运行模式的特点,提出了一种实现微网运行模式平滑切换的控制策略,即在基本下垂控制器中增加下垂额定点调节环,通过该环路的投切实现并网与孤岛控制模式的平滑转换,微电源并网为PQ控制,孤岛为下垂控制.设计了逆变器预同步控制单元,有效地抑制微电源并联过程的冲击电流,使并网过程平稳安全.在此基础上,提出一种微网运行模式相互切换的控制流程,并对微网运行模式切换以及孤岛和并网状态下的若干运行工况进行了仿真实验,验证了控制方法与切换流程的有效性.     

低压微网控制策略研究

为了避免微网运行模式变化时控制策略的切换,实现微网的平滑过渡,对传统的P-f和Q-V下垂控制进行改进,实现了并网运行时基于下垂控制的间接恒功率控制方式。并在脱网过程中采用了控制参数自动调节机制,以减小微网大功率不匹配引起的电压波动。分析了基于频率和幅值参考值正反馈的同步并网控制原理,在维持分布式电源输出功率的前提下利用下垂控制完成微网的同步并网。低压微网仿真结果表明,提出的控制方法能够有效地加快脱网过程中的电压调节速度,实现孤岛运行微网的平滑并网,降低运行模式变化给微网带来的冲击。     

单/三相光储型多微网并离网切换策略

随着微电网工程的推广应用,多个地域邻近的单微电网因某种需求而互联形成多微网系统。由于多微网系统拓扑结构复杂,具有多种运行模式,如何实现多微网系统在多种运行模式下灵活无缝切换成为亟待解决的问题。针对单/三多微网系统,提出相应的并离网切换策略,包括主动并网转离网、被动并网转离网和离网转并网策略。其中并网转离网切换策略针对单相微电网接入引起的离网多微网系统三相功率不平衡问题,提出单/三相多微网联络线功率调节算法;离网转并网策略考虑系统容量提出并网顺序方案。最后基于广东省绿色能源技术重点实验室(CET LAB)多微网平台对所提策略进行实验验证,证实了所提策略的有效性和实用性。     

采用改进相位控制方法的微网并网/孤岛平滑切换策略

针对主从控制下的微网并网/孤岛运行模式切换问题,设计了综合功率控制、幅值控制与相位控制的微网模式控制系统。给出了主动离网的负载转移策略,降低了该过程对主控单元的冲击;提出了一种无锁相环的相位控制方法,与传统方法相比,其结构简单,实现了孤岛微网并网前的预同步,而且确保了运行模式切换前后频率和相位的连续。最后,建立了微网系统仿真平台,对被动离网、主动离网以及孤岛转并网的暂态过程进行分析,验证了所提策略的正确性。     

光储一体化变流器并网/离网切换控制技术研究

针对光伏发电系统和储能系统组成的一体化变流器在并网工作模式与离网工作模式相互切换时采用不同控制策略存在电压畸变和电流冲击的问题,提出基于比例-比例积分(P-PI)的改进下垂控制策略,统一并网/离网控制策略,并在下垂系数中增加积分环节,利用积分环节改善变流器由并网模式切换到离网模式时的稳定性.优化相位修正算法和电压、频率...     

可实现运行模式灵活切换的小型微网实验系统

为了能够对微网的运行特性进行深入的理论和实验研究,建立了一个小型实验室微网系统。该系统中的分布式电源采用光伏模拟单元和风机模拟单元,通过电力电子变换装置并入微网;系统以蓄电池为储能装置,并通过双向逆变器并入微网,用以维持微网的暂态功率平衡。当微网联网运行时,以外电网电压和频率为参考,蓄电池双向逆变器、光伏并网逆变器和风机并网逆变器采用恒功率控制;孤岛运行时,双向逆变器的控制策略切换为恒电压、恒频率控制,用以提供微网电压和频率参考。实验结果表明,该系统可以稳定地工作在联网模式和孤岛模式,并可实现二者之间的平滑切换,提高了能量供给的可靠性。     

基于风光互补的微网系统建模与仿真

在传统风光互补发电系统的基础上,建立了基于直流母线的单相微网系统模型,利用Matlab分别搭建了风力发电机、光伏阵列和蓄电池的模型,系统主电路采用Z拓扑结构延长了孤岛运行时间。微网控制策略根据运行模式分为两种：孤岛运行时,系统采用主从控制模式,其中蓄电池作为主控单元,提供电压参考;并网时尽可能地将新能源并入电网,分别进行最大功率点跟踪控制。利用该模型及控制策略对微网两种模式切换时的过渡状态以及功率流向进行了仿真研究,结果验证了该模型的可行性和有效性,为建立微网实验平台和示范工程奠定了基础。     

基于风光互补的微网系统建模与仿真

在传统风光互补发电系统的基础上,建立了基于直流母线的单相微网系统模型,利用Matlab分别搭建了风力发电机、光伏阵列和蓄电池的模型,系统主电路采用Z拓扑结构延长了孤岛运行时间.微网控制策略根据运行模式分为两种:孤岛运行时,系统采用主从控制模式,其中蓄电池作为主控单元,提供电压参考;并网时尽可能地将新能源并入电网,分别进行最大功率点跟踪控制.利用该模型及控制策略对微网两种模式切换时的过渡状态以及功率流向进行了仿真研究,结果验证了该模型的可行性和有效性,为建立微网实验平台和示范工程奠定了基础.     

微网系统运行模式平滑切换控制策略

针对对等结构的微网系统,提出了一种在联网运行模式和孤岛运行模式下平滑切换的控制策略。首先,微网中储能逆变器在两种运行模式下均采用下垂控制方法,孤岛发生时逆变器无需切换控制算法,减小了两种运行模式切换过程中的暂态响应。其次,提出基于分层控制和电压频率恢复控制的微网预同步控制方法,实现了微网系统由孤岛运行模式向联网运行模式的平滑切换。给出了微网逆变器、微网系统二次电压频率恢复控制和预同步控制算法的详细理论分析,最后通过实验验证了所提方法的可行性和有效性。     

串联结构多微网并离网模式切换控制策略

相邻区域内的微电网因互联互供所需可组成多微网系统。在研究单微网的锁相环控制、联络线功率和相位调节的基础上,针对串联结构多微网的结构特点,提出一种多微网并/离网模式切换控制策略。对于离转并模式切换,在不同初始相角和储能频率参考值的情况下,计算相应的离转并切换时间。对于并转离模式切换,根据主动和被动并转离两种情况,对子微网储能输出功率和联络线功率进行调节。仿真结果验证了该控制策略可实现串联结构多微网并/离网模式快速切换。     

微网稳定运行与模式平滑切换综合控制策略

提出一种基于下垂控制的微电网稳定运行与模式平滑切换综合控制策略。经理论分析和仿真得到结论:(1)所设计LCL-VSC型微源闭环解耦控制系统,由于包含全部LCL滤波参数,高频谐波抑制能力较强;(2)所提基于自适应功率补偿的无功-电压和有功-频率稳定控制策略,能够有效抑制微网孤岛模式下负载对系统电压、频率的扰动;(3)所提微网运行模式平滑切换控制策略,可实现模式切换时电压、频率和功率的平滑过渡。所提并网相位同步控制方法,由于融入了大电网电压锁相控制功能,取消了电网电压锁相环,并且,采取的相位调节方法消除了传统频率调节法对频率下垂控制的影响;所提离网功率同步控制方法,实现了离网瞬间微网输出功率与负载功率的同步,在稳定微网电压和频率的同时,确保电力开关的零负荷分断。