三相逆变器的双模式及其平滑切换控制方法

针对微电网逆变器在并网切换时电流冲击大、在离网切换时直流侧电压波动等问题,提出了一种三相逆变器的双模式及其平滑切换控制方法。该方法包括稳态控制和切换控制两部分,其中,切换控制由软启动虚拟阻抗和单环电流反馈控制构成。同时,为防止逆变器在并网切换和稳态控制中,因相位误差造成的能量倒灌现象,提出了相位超前控制方法,并引入到下垂控制器中,给出了其频率调节实现方式。切换控制抑制了逆变器输出电流、入网电流的瞬间冲击,实现并网平滑切换。逆变器离网切换时,仅引入单环电流反馈控制加快入网电流泄放,避免由电流瞬时不平衡引起的逆变器直流侧电压波动。仿真和实验结果验证了三相逆变器的双模式及其平滑切换方法的可行性和有效性。     

一种可与市电并联的分布式发电储能离网逆变器控制方法及应用

本文提出了一种新的储能型分布式发电离网逆变器控制方案:当市电正常时,可并网运行,供给负载运行所需的大部分能量;当市电不正常时,快速切换到离网运行,确保重要负荷的不间断供电。方案采用双向BUCK-BOOST电路实现小容量分布式光伏发电离网或并网运行,从而优化并降低户用型光伏发电储能系统的配置成本,提高动力电池的综合利用率。通过调节光伏储能离网逆变并联市电输出的相位和幅值,使市电提供负载大部分功率的同时,该逆变器的并网电流和市电之间只存在给定的相位差,从而有效提高系统运行的功率因数。     

基于电荷泵单元的交错并联高增益直流变换器

高增益直流变换器是新能源发电技术的重要环节,针对新能源发电系统小电压、大电流的输出特性,需要使用升压拓扑结构提升电压等级以满足后级负载稳定运行。由于传统升压变换器存在电压增益有限的不足,无法实现新能源发电系统并网运行。此处提出一种基于电荷泵单元的交错并联高增益直流变换器,在交错并联升压变换器的输入侧/输出侧增加若干个由二极管、电容组成的电荷泵单元。该变换器结合电荷泵单元电压倍增能力强和交错并联结构电流纹波小的特点,具有电压增益高、电感电流平均值小、开关管/二极管电压/电流应力低的优势。最后搭建了一台150W功率变换实验样机,实验结果验证了变换器的有效性与高效率,当输入电压为10 V、输出电流为1.25 A时,系统整体效率可以达到94.2%。     

移频控制无通信线互联的微电网控制技术

文章针对微电网分层控制中出现的问题,如微电网并网转离网失败及存在离网"缝隙",在离网转并网过程中存在合闸冲击等问题。提出移频控制无通信线互联的微电网控制技术,并搭建了20k W,400V微电网物理模型系统进行实验验证。验证了采用该方法可以实现不依赖通信,无MGCC,由储能装置与DG自主并联,无通信线互联的微电网系统,可以实现微电网并网转离网无缝切换,离网运行能量平衡,离网转并网的无冲击并网。     

基于光储控制的微电网改进预同步控制及离并网切换策略研究

光储配合的微电网预同步控制和离并网切换策略是保证电网平滑运行的重要支撑。针对微电网和大电网之间存在的电压幅值、相位和频率偏差等问题,基于储能逆变器的V/f控制,引入大电网电压作为控制器参考量,简化预同步控制环节结构,提出一种改进的预同步方法。基于离网到并网负序电流变化,提出孤岛检测方法,确定离网信号的发出。考虑光储电源输出随机性和离并网切换特点,提出两储能单元分时转换V/f控制模式和P/Q控制模式的离-并网切换策略,分时控制降低系统切换冲击。设计离-并网切换试验、并-离网切换试验、三组光储出力并网策略对比实验,仿真运行结果表明,改进预同步方法在保证离-并网电压幅值、频率、相角偏差分别小于1%、±0.1 Hz、5°的同时,结构简单;基于两储能单元切换策略的并-离网切换时间缩短、冲击降低,验证了改进预同步方法和基于两储能单元切换策略的有效性。     

微网储能变流器平滑切换控制方法的研究

针对微电网储能变流器系统常规切换过程中存在合闸冲击电流、电压波动等问题,本文提出了一种基于相位同步的控制器状态跟随平滑切换控制策略,采用输出闭环跟踪的V/f控制和P/Q控制相互切换的方法。离网转并网时,将V/f控制器的输出状态跟随到P/Q控制器的输出;并网转离网时,将P/Q控制器输出状态跟随到V/f控制器的输出;在离网重新转并网时引入相位同步模块,使离网时的相位角与并网相位角同步。最后,基于Matlab建立储能变流器平滑切换仿真模型。仿真结果表明,该方法能够有效抑制微电网储能变流器平滑切换过程中电压波动并降低冲击电流。     

基于新型单锁相环的风光储调频调压控制策略研究

研究了风光储微电网的控制策略及并离网平滑切换,并在Matlab/Simulink仿真平台搭建了仿真模型,验证了所提控制策略的有效性。光伏并网逆变器部分采用双级式结构,风力发电部分采用永磁直驱式风力发电模型,蓄电池部分采用基于下垂控制,与风光并联实现能量互补。其中,光伏和风力的逆变器均采用一种新的基于电网电压定向的矢量控制,用来稳定直流侧电压。针对风光储并离网切换冲击电流较大的问题,提出一种新的基于单锁相环的预同步方法,实现平滑并离网切换。仿真表明,风光储可以在孤岛、并网下均可以稳定运行并实现互补,且实现了平滑并离网切换。     

光储微电网逆变器有限集模型预测控制

针对光储微电网并网稳定问题提出了一种有限集模型预测控制（FCS-MPC）方案。储能系统双向DC/DC变换器采用电压电流双环控制,以稳定直流母线电压。建立并网逆变器离散化数学模型,将逆变器输出电流作为成本函数控制量,构建电流预测控制器。逆变器电流采用前2步预测,并使用矢量角补偿法对控制过程进行延时补偿。利用MATLAB/Simulink搭建光伏储能微电网仿真模型,对比分析传统控制和模型预测控制的电压电流响应。结果显示,所提方案在负载变化和光伏功率波动情况下,能提高直流母线电压稳定性,减小并网电流畸变率。     

分布式发电中的储能变换器暂态电流控制研究

随着分布式发电系统和能源互联网技术的迅速发展,作为分布式发电组网重要环节之一的储能系统显得越发重要,在直流环节实现储能系统接入,可以灵活构成直流支撑母线或直流微电网,实现系统的离/并网运行。以储能变换器为研究对象,以负载电流瞬时值和并网点母线电压暂态变量为参考,提出了双向DC/DC变换器电流补偿控制方法,并对共母线组网的多台储能DC/DC变换器按照母线变换趋势进行设备自动组网和解列,避免直流微电网系统失稳。最后通过实验验证,证明了理论和分析的正确性。     

直流微电网运行控制策略

以光伏发电、储能装置、网侧变换器、直流负荷构成的直流微电网为研究对象,考虑孤岛和并网2种运行方式,设计系统4种工作模式,研究该微电网的运行控制策略。提出锂电池自适应调节下垂系数的控制策略,优化不同条件下电池的输出功率,提高电池和系统运行效率;光伏变换器采用变步长电导增量法进行最大功率跟踪;网侧变换器采用基于前馈解耦的电压电流环控制。该系统整合光伏发电和储能控制技术,能够在2种运行方式和4种工作模式间平滑切换,可以维持直流母线电压恒定,实现能量最优利用和系统稳定工作。实验结果验证了上述控制策略的可行性。     

互联直流微电网多模式协调控制策略

由于各种可再生能源接入渗透率不断提高,互联直流微电网作为一种新型多微电网集群架构,受到了广泛关注。针对互联直流微电网对系统电压稳定以及自主功率分配的要求,考虑到储能虚拟容量和变流器容量限制,提出一种基于电压分区的互联直流微电网多模式协调控制策略。该策略首先在分析互联直流微电网结构的基础上,考虑分布式电源和负荷的波动,将系统调压模式分为并网调压和自治调压。其次在并网和离网状态下,通过实时监测直流电压信息,保障系统各单元在不同电压分区之间的平滑切换,并通过自适应下垂控制实现自主功率均衡分配,满足系统对各单元即插即用的要求。最后利用PSCAD/EMTDC验证了不同运行状态下系统协调控制策略的有效性。     

Research on power control strategy ofhousehold-level electric power routerbased on hybrid energy storage droopcontrol

In the light of user-side energy power control requirements, a power control strategy for a household-level EPR based on HES droop control is proposed, focusing on the on-grid, off-grid and seamless switching process. The system operating states are divided based on the DC bus voltage information with one converter used as a slack terminal to stabilize the DC bus voltage and the other converters as power terminals. In the on-grid mode, the GCC and the HES are used as the main control unit to achieve on-grid stable operation, whereas in the off-grid mode, the PV, HES and LC are used as the main control unit at different voltages to achieve stable operation of the island network. Finally, a DC MG system based on a household-level EPR is developed using the PSCAD / EMTDC simulation platform and the results show that the control strategy can effectively adjust the output of each subunit and maintain the stability of the DC bus voltage.     

基于范德波尔振荡器和PQ控制的微电网并离网协调控制策略

针对微电网中采用传统多层嵌套的并离网下垂控制系统存在动态响应速度较慢、均流性能较差等问题,提出了一种基于范德波尔虚拟振荡器控制器（VOC）和PQ控制的微电网并离网协调控制方法。在微电网并网运行时,通过对离网VOC引入并网电流反馈,并对其谐振参数和电压倍率进行闭环调节,使VOC一直处于热备用状态,不仅使微电网中各发电单元拥有PQ控制的良好动态性能,还可实现并离网的平滑切换。在微电网转孤岛运行后,同样对VOC参数进行闭环调节,实现对微电网中公共耦合点（PCC）处负载电压的补偿以及对各发电单元更好的均流控制。给出VOC参数同步控制器与PCC处电压之间的关系,理论分析实现同步的机理。与基于传统下垂控制的并离网控制策略进行仿真对比,结果表明所提控制策略可以有效改善微电网在并网运行时的动态响应和孤岛运行时的均流性能。     

光储直流微网能量协调控制方法

直流微网中分布式电源出力的随机波动性,不仅会引起直流母线电压大范围波动,还会影响系统的稳定运行。对此,提出了一种光储直流微网能量协调控制方法,实现了因系统功率供需不平衡引起的母线电压波动的快速平抑。该方法优先利用新能源为负荷供电,通过设定并网变换器和储能模块的工作阈值以协调管理各模块间的能量流动,避免直流母线电压小范围波动引起电力电子器件频繁动作,实现能量的最优利用。在并网状态下,直流微网通过并网变换器与大电网进行能量交换;在离网状态下,光伏模块与混合储能模块协调配合给本地负载供电。其中,考虑混合储能模块的充放电裕量,结合超级电容功率密度大和锂电池能量密度高的特点,混合储能模块让超级电容先工作来平衡系统瞬时功率,提高系统的动态响应特性,减少锂电池动作次数,延长使用寿命。锂电池工作后,可以配合超级电容调整直流母线电压,防止超级电容达到饱和的速度过快。仿真验证了所提方法的有效性。     

微电网运行模式切换下储能变流器双无源控制策略

在孤岛启动、孤岛负荷投切、非计划性离网等不利时刻,微电网母线电压频率的过大波动可能严重损害整个微电网的电气设备.被选作主逆变器的储能变流器,其控制性能对维持微电网电压频率稳定十分关键.因此,在严格证明储能变流器无源性的基础上,提出适用于微电网的双无源控制策略,以提高微电网安全稳定运行的能力.通过建立端口受控哈密尔顿模型...     

混合微网含储能系统互联接口变换器的双阈值窗控制策略

互联接口变换器作为混合微电网的关键装置,关系到微网运行的效率和可靠性。以互联接口变换器的归一化下垂控制及开启和关断条件为基础,融合基于荷电率的储能单元控制,组成开启阈值窗和关断阈值窗相结合的含储能系统的两级式互联接口变换器的双阈值窗控制策略,实现对互联接口变换器和储能系统的二次开启和关闭。仿真结果表明,变换器实现了双向功率控制,避免了互联接口变换器在整流和逆变间的反复切换,解决了单阈值控制策略切断较大功率流而导致的反复开断问题。储能系统内部各单元根据荷电率分配出力,进一步拓宽互联接口变换器的功率可调范围。     

混合微网含储能系统互联接口变换器的双阈值窗控制策略

互联接口变换器作为混合微电网的关键装置,关系到微网运行的效率和可靠性。以互联接口变换器的归一化下垂控制及开启和关断条件为基础,融合基于荷电率的储能单元控制,组成开启阈值窗和关断阈值窗相结合的含储能系统的两级式互联接口变换器的双阈值窗控制策略,实现对互联接口变换器和储能系统的二次开启和关闭。仿真结果表明,变换器实现了双向功率控制,避免了互联接口变换器在整流和逆变间的反复切换,解决了单阈值控制策略切断较大功率流而导致的反复开断问题。储能系统内部各单元根据荷电率分配出力,进一步拓宽互联接口变换器的功率可调范围。     

内蒙古电力科技园智能微电网运行特性研究

对内蒙古首个智能微电网——内蒙古电力科技园智能微电网进行了并网转离网试验,结果证明:当主网失电时,借助储能系统,微电网可以在7 s内完成由并网转离网模式切换。作为网内扩容的前期研究,比较了12个月微电网内2种额定功率均为10 kW的光伏及风力发电系统的发电情况,前者月均发电量比后者高82.5%,因此建议后续微电网电源的接入选择应以光伏系统为主。设计了一种离网的电动汽车充电方案,并使用网内RLC负载模拟电动汽车进行30min的充电试验,从功率平衡角度证实了该充电方案的可行性。     

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。