交直流微网PCC无缝切换控制策略研究

微网有两种典型运行模式,即并网运行模式和孤岛运行模式,当两种模式间需要切换时,为满足负载的不间断供电及较高的供电质量,微网与电网的公共连接点(PCC)是否能达到无缝切换已成为衡量微网系统控制策略优劣的主要指标。针对采用主从控制组网策略的交直流混合母线微网,通过深入分析微网的两种典型运行模式间进行无缝切换所需满足的条件,提出基于调频调相的PCC无缝切换控制策略。实验结果验证了所提出无缝切换策略的准确性、快速性和可靠性。     

含分布式混合储能系统的光伏直流微网能量管理策略

为了更好地管理大规模分布式光伏发电单元,将光伏直流微网划分为不同区域,且在不同区域配置了相应容量的混合储能单元与区域控制器以实现区域自治。根据各区域光伏电池输出功率与负荷功率间的关系以及储能单元荷电状态(SOC)的不同将系统分为5种运行模式,给出了不同运行模式下的能量管理策略,设计了光伏电池Boost变换器与储能双向DC/DC变换器的控制策略。最后,在Simulink中搭建了一个含多区域的光伏直流微网仿真模型。结果表明,所提方法在保证系统稳定运行的前提下,优化了各元件的出力。     

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。     

微网系统并网/孤岛运行模式无缝切换控制策略

对于采用主从控制策略的微网系统,如何实现并网/孤岛工作模式之间的无缝切换是一项亟待克服的技术难点。首先介绍微网系统的基本结构和工作模式,结合微网系统并网/孤岛工作模式切换时的工作特征,提出一种改进的电压环调节器结构。即根据能量守恒原则,在工作模式切换前预先估算并设置调节器的输出需求,可较好地解决切换过程中微网母线电压的震荡和电流冲击等问题。其次,提出一种适合微网的软件锁相方法,保证各种切换条件下微网母线电压相位的连续性和平顺性,为不同工作模式间的无缝切换奠定基础,并对储能变流器的控制参数进行了优化设计。最后,建立微网系统的仿真模型和完善的实验验证平台,仿真和实验结果共同验证了所提控制策略和锁相方法的有效性和优越性。     

微网用分布式电源变流器下垂特性控制策略

分析了微网用分布式电源变流器的工作原理和基于基波电压的等效模型,提出了一种新的微网用分布式电源变流器控制策略。其中基于电压源输出特性的内环电压矢量控制策略,实现了变流器从并网状态到离网状态的无缝切换;基于下垂特性的外环功率控制策略,保证了微网内多台分布式电源变流器的无互联信号线并联应用;基于平移下垂特性曲线的电网二次同步控制策略,实现了变流器离网状态到并网状态的无缝切换。本文对所提出的这一控制策略进行了详细的理论分析,并利用多台容量为25kVA的微网用分布式电源变流器组成的微网系统实验电路,通过实验结果验证了这一控制策略的可行性。     

基于分层控制的微网无缝切换研究

由分布式发电(DG)单元结合本地负载、储能设备等组成的微电网整合了各分布式发电单元的优势,减弱了对大电网的影响。微电网能够在并网模式与孤岛模式下运行:并网时,系统处于电流源型工作式模输出给定功率;孤岛运行时,DG单元需维持微电网电压和频率稳定。针对微网平滑切换控制方法进行了研究,提出一种适用于分层控制结构的新型控制器,通过控制前后两种控制器在切换瞬间的输出实现平缓变换,可削弱切换暂态过程影响、确保模式切换的平滑性,使系统稳定性得以提高。最后,建立微网系统实验平台对文中所提策略的有效性和可靠性进行实验验证。     

向微网供电的直流系统控制模式无缝切换策略

在微电网中,不同控制模式之间的切换是不可避免的,如何在不同控制模式之间切换时减小频率电压等指标的波动,对保证用户的供电质量至关重要。首先对不同控制策略之间的误差进行了量化分析,并给出了一种优化的控制策略无缝切换方法,包括dq轴/参考相角校准环节和大扰动瞬时功率补偿环节,对不同控制环的输出调制波进行修正/补偿。然后以某混合直流系统为例,利用上述补偿策略设计了可实现控制模式无缝切换的微网直流供电策略,包括混合直流系统无缝接入微网策略和大扰动时控制模式无缝切换策略。相比传统的无缝切换,该策略考虑了直流输电系统的送受端协调问题和不同控制模式之间的参考相角误差,并可提供一定的瞬时功率支撑,从而可减小因微网结构变化产生的波动。仿真结果表明该策略能够实现混合直流系统在不同控制模式之间的无缝切换,并且在微网发生大扰动时能够有效支撑系统的频率和电压。     

基于虚拟同步发电机的微网运行模式无缝切换控制策略

对于采用对等控制策略的微网系统,如何实现孤岛/并网运行模式间的无缝切换是一项亟待克服的技术难点。文中首先介绍微网系统的基本结构与工作模式,针对微网孤岛与并网运行模式的特点,提出一种满足微网孤岛/并网切换的虚拟同步发电机(VSG)控制策略。其次,为了适应微网的并网运行特性,提出一种基于控制器状态跟随的并行切换方法,即PQ控制的电流源模式和VSG控制的电压源模式的相位和电流指令都实时跟踪,为PQ/VSG控制模式间的无缝切换奠定基础。最后,建立微网系统的仿真模型和实验平台,共同验证了所提控制策略和并行切换方法的有效性。     

微网储能变换器并网/离网无缝切换策略仿真

储能及其变换器在微网并网时控制微网与电网的能量交换,离网时保障微网内部敏感负荷供电。通过建立储能逆变器并网/离网控制系统仿真模型研究了并网/离网切换控制策略。对于主动离网过程,提出了一种平滑无过渡过程的切换控制方法;对于被动离网过程,提出了一种基于滞环电流控制的切换控制方法;对于并网切换过程,研究了存在初始相位差的切换控制方法。建立了系统仿真模型,并对3种切换过程进行了仿真,仿真结果表明,所提切换控制方法实现了无冲击无缝切换,能够保障微网中敏感负荷的供电质量。     

基于MPPT切换的VSC-HVDC低电压穿越控制策略

在分析电压源型高压直流输电(VSC-HVDC)风电并网系统稳态控制策略的基础上,针对交流电网发生电压跌落的情况,提出了一种基于双馈感应发电机(DFIG)最大功率跟踪(MPPT)曲线切换的VSC-HVDC低电压穿越控制策略。该策略将VSC-HVDC直流侧电容存储的有功不平衡信息反映为风电场的频率变化指令,同时切换发电机MPPT曲线,桨距角控制辅助调节,使风机有功输出响应频率变化,增大转子转速,存储动能。基于Matlab/Simulink搭建了VSC-HVDC风电并网仿真系统,验证了其有效性。在不同风速下发生电网电压跌落时,该策略均能迅速响应,限制VSC-HVDC直流过电压幅值,支持系统低电压穿越。     

基于功率补偿量及下垂系数衰减的直流微电网并网转离网无缝切换控制策略

无缝切换控制策略是保证直流微电网稳定可靠运行的关键。针对传统并网转离网切换控制方法存在母线电压恢复慢、电能质量较差的问题,提出一种基于功率补偿量及下垂系数衰减的直流微电网并网转离网无缝切换控制策略。孤岛检测期间,并网变流器工作在电压控制模式,储能变流器(Energy Storage Converter, ESC)工作在下垂控制模式。通过建模分析,证明采用下垂控制时孤岛检测期间直流母线电压是可控的,由此得到下垂系数选择方法。孤岛检测完成后,以固定函数衰减ESC功率补偿量和下垂系数,实现ESC下垂控制和定电压控制的无缝切换,防止因ESC控制模式的突变而引起直流母线电压波动和ESC电流冲击。讨论了衰减函数的选择方法。仿真结果表明,所提无缝切换控制策略能够有效解决孤岛检测期间直流母线电压不可控的问题,抑制孤岛检测完成后因ESC模式切换时所产生的电流冲击。     

直流微电网潮流控制器与分布式储能协同控制策略

针对直流微电网互联变换器提出一种能根据两端直流母线电压判断自身传输功率方向与大小的智能控制策略。该策略首先将两个直流微电网之间的互联变换器作为微电网潮流控制器(MicrogridPowerFlowController,MPFC)来控制互联线路上的潮流。然后提出一种微网自适应功率下垂控制方法使MPCF与分布式储能协同控制直流母线电压。最后使用Matlab/Simulink仿真验证该控制方法能够有效提高系统的稳定性和效率,并且能够减小因不需要的功率流动所带来的功率损耗及储能的充放电次数。     

低压微型直流微电网的协调控制策略

直流微电网具有结构简单、运行可靠和能耗较小等优点,将成为偏远山村和未来家庭的主要供电结构。以由太阳电池阵列、蓄电池组和可控负载等组成的低压微型光伏直流微电网系统为研究对象,针对系统并网和孤岛运行模式,采用了主从并联和母线电压下垂相结合的控制模式,实现了直流微电网的能量协调控制。最后,基于Matlab/Simulink仿真平台和光伏直流微电网实验装置,对系统进行了仿真研究,仿真验证了系统能量协调控制策略的合理性和正确性。     

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.     

基于改进一致性算法的孤岛直流微电网储能系统分布式控制策略

针对孤岛直流微电网中多个储能单元的协调控制,提出了一种基于改进一致性算法的储能系统分布式控制策略。首先,提出了一种改进一致性算法,并证明该算法相比经典一致性算法收敛时间更短。然后,基于改进一致性算法,提出了一种储能系统分布式控制策略,通过合理调节各储能单元的功率,维持了直流母线电压的稳定、避免了储能电池的过充过放。该策略具有两种运行模式,分别适用于微电网有扰动与无扰动的情况,在及时调节储能单元功率的同时,减少了控制所需的通信量和计算量。最后,搭建了孤岛直流微电网系统仿真算例,仿真验证了所提控制策略的有效性及其在控制时间方面的优越性。     

考虑通信时延的直流微电网分布式储能单元协调控制

针对计及通信时延的直流微电网分布式储能系统多储能单元之间的协调问题,提出了一种模型预测控制策略。首先搭建多储能单元状态空间模型,设计多储能单元的模型预测控制及其电流期望轨迹。然后分析计及通信时延的一致性规律,补偿时延引起的荷电状态偏差。进而通过求解以快速跟踪电流动态期望值及控制信号变化最小为目标函数的最优解,保证系统直流母线电压稳定,实现各储能单元间协调稳定运行以及基于荷电状态的动态一致均衡。最后利用Matlab/Simulink仿真平台,验证所提控制策略在计及通信时延的情况下储能充、放电过程以及源、荷波动下的有效性和稳定性。     

基于电力电子变压器的交直流混合微电网运行模式自适应切换策略

针对交直流混合微电网发生故障时运行模式切换不及时的实际问题,提出了一种基于电力电子变压器的交直流混合微电网运行模式自适应切换策略。以北京崇礼低碳冬奥智能电网综合示范工程为背景,详细介绍了双端供电的交直流混合微电网系统设计方案和各类变流器的控制方法,在此基础上重点设计了6种典型运行模式,利用三元式阐述了各运行模式的稳态判据,并提出了一种基于弱通信的运行模式自适应切换策略。仿真结果表明,所提运行模式自适应切换策略可自行按照预设的切换逻辑在故障条件下及时切换到合适的运行模式,保证了微电网的供电可靠性。     

独立直流微电网中考虑不同容量的分布式储能系统能量控制策略

为了同时满足独立直流微电网中含有不同容量储能单元的分布式储能系统(DESS)的电流精确分配及荷电状态(SOC)均衡的要求,防止DESS过放或过充,提高系统运行安全性与稳定性,提出了一种考虑不同容量的DESS能量控制策略。控制策略采用分层结构：在通信层中,相邻节点通过低带宽通信线进行通信,采用动态一致性算法获得平均值信息;在下垂控制层中,采用虚拟压降均衡器添加电流分配精度补偿量,动态消除线路阻抗对电流分配精度的影响,通过SOC均衡器调整下垂系数,提高SOC均衡精度;在直接控制层中,根据上层给定值直接控制DESS中的双向DC/DC变换器。通过频域分析验证了所提控制策略的稳定性。在MATLAB/Simulink中搭建DESS仿真模型,分析在不同工况下的运行过程。仿真结果表明,与现有方法相比,所提控制策略同时实现了不同容量DESS的电流精确分配及SOC均衡,能够适应线路阻抗变化的情况,且具备即插即用性能。     

受端多落点级联型混合直流输电系统协调控制策略

针对受端多落点级联型混合直流输电系统发生交直流故障时,电流分配不平衡导致的功率反送、系统稳定性降低等问题开展研究,并提出改善系统稳定性的协调控制策略.该策略在发生故障时根据线路传输功率、逆变侧电网换相型换流器(LCC)输出功率以及采用定直流电压控制的模块化多电平换流器(MMC)稳态输出功率,对MMC的有功功率指令值进行...