微网孤岛模式下负荷分配的改进控制策略

以含多个分布式电源的微网为研究对象,提出一种微网孤岛运行模式下的负荷分配改进控制策略.针对传统VIf下垂特性控制方法的不足,基于V/δ下垂特性控制的思想,增加了P-δ F垂控制修正项和Q-V下垂控制修正项,有效跟踪功率变化的动态特性,优化了微网内部的负荷分配.同时,设计了辅助控制器,对每个逆变器参考电压的d轴分量进行修正,并采用高的P-δ下垂控制因子,可有效防止系统在微网内负荷或电源显著变化时发生震荡,并能确保合理的负荷分配.对孤岛模式下不同的系统状态进行仿真和对比分析,验证所提出的控制策略的有效性.     

孤岛运行模式下微网的稳定控制仿真分析

为了更好地分析微网系统的稳定特性及影响因素,基于PSCAD／EMTDC建立了孤岛微网系统的动态仿真模型,针对微网恒频恒压控制、高周切机、切负荷控制等措施下的系统特性进行仿真试验,结果显示：孤岛运行时微网系统整体稳定性较差,系统抗扰动能力弱,当系统发生扰动或故障时,须保证充裕的旋转备用容量或采取快速稳定控制措施才能保持系统稳定运行。同时提出了相应改进措施及建议。     

低压微网综合控制策略设计

考虑到微源和负荷的不同类型以及具有分散性的特点,根据微网的2种典型运行模式,采用不同的控制策略对低压微网进行综合控制.针对低压下线路参数成阻性的特点,在微网孤岛模式下对传统下垂特性进行重新设计,同时提出同步并网控制器的设计方法,有效降低了微源再并网时对低压微网的冲击,提高了系统的稳定性和可靠性.通过对低压微网运行模式的切换、孤岛模式下切/增负荷、孤岛模式下某一微源退出及重联到微网这3种情况下的运行特性进行仿真分析,证明了低压微网系统下所设计控制策略的可行性.     

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。     

孤岛微网中固态变压器间环流抑制研究

在未来可再生电能传输和管理微网(future renewable electric energy delivery and management,FREEDM)中固态变压器间会因输出电压偏差及输出阻抗的不匹配而产生环流,孤岛模式下尤为严重,为此,在下垂控制器中引入固态变压器(solid state transformer,SST)间输出电压偏差反馈调节,减小输出电压相角差和幅值差;采用基于模糊控制理论的瞬时环流反馈,进行动态虚拟阻抗调节,使得 SST 输出阻抗按额定功率精确匹配。仿真及分析表明,电压偏差反馈调节配合动态虚拟阻抗控制可以有效地抑制 SST 间环流,同时提高SST输出电压的稳定性。     

孤岛模式下的微网优化运行策略

微网的灵活、高效、经济、环保以及能源多样等优势使微网与传统大电网的运行管理方式有所不同。研究了微网在孤岛运行模式下,考虑分布式电源的发电成本、环境成本以及微网的设备维护成本,在满足微网运行约束条件的基础上,优化微网内不同分布式电源和储能系统的功率输出,使系统的总运行成本最小。分析并建立了含有风力发电系统、微汽轮机、燃料电池、柴油发电机和蓄电池的微网优化运行模型,在对风电功率和敏感性负荷预测的基础上,采用遗传算法求解该模型,并通过算例验证了方法的可行性。     

孤岛运行模式下的微网经济负荷分配

研究了微网孤岛运行模式下的经济负荷分配问题,即在满足系统约束条件下如何优化微网中各微电源的出力,使微网的目标成本最小。建立了微网孤岛运行模式的经济负荷分配数学模型,然后采用改进粒子群优化算法对微网的经济负荷分配进行了研究。最后通过算例验证了数学模型与优化算法的正确性与有效性。     

可改善微网孤岛模式下负荷分配的改进下垂控制

针对传统下垂控制难以保证微网孤岛模式下负荷分配准确的问题,通过对功率分配特性的深入分析,得到了额定功率和线路阻抗不匹配是造成分配不准确的根本原因,在此基础上提出了一种依靠静态修正下垂增益来改善功率分配特性的方法。该方法不会改变传统下垂控制方程的形式,对系统动态特性和稳定性无显著影响,对微网运行电压的影响也较小。在Matlab/Simulink仿真平台上验证了所提改进方法的有效性。     

适用于光伏微网并网和孤岛运行的控制策略

光伏微网的谐波问题和孤岛运行逆变器间的环流问题变得越来越突出,提出一种含有串联逆变器和并联逆变器的并网接口,并对下垂控制环节进行改进。在光伏微网并网运行时,通过串联逆变器实现最大功率点跟踪,同时通过对并联逆变器的控制,达到消除谐波电流、补偿三相不平衡电流达到电能质量治理的目的。在光伏微网孤岛运行时,采用改进的下垂控制策略,即在下垂控制环节引入无功功率扰动环节来减小并网逆变器输出端电压幅值差,从而抑制环流,实现功率的自主分配。Matlab仿真结果验证了所提控制方法的有效性和可行性。     

基于储能的微网并网和孤岛运行模式平滑切换综合控制策略

微网技术是解决分布式发电系统并网问题的有效途径之一,基于风光储互补的微网系统具有充分利用清洁能源和运行可靠的特点.微网的并网和孤岛运行模式之间的平滑切换是安全稳定运行的重要保障.为此,采用新型的主从和对等控制相结合的综合控制策略,对微网的并网/孤岛运行模式的过渡进行控制.在DigSILENT/PowerFactory平台上搭建风光储互补的微网模型,仿真结果验证了该控制策略的可行性.     

微电网并网和孤岛运行的二级控制策略研究

由于低压微电网并网和孤岛运行受线路阻抗比值较大等因素的影响,采用传统下垂控制的方法,将不能满足低压微电网控制的需求,且孤岛微电网的频率和电压与主电网不同,并网前需进行同步控制。在分析逆变器功率分配的基础上,提出了分层控制方法;同时,根据微电网可以并网和孤岛运行的特性,分层控制包含2个层次。其中,二级控制(Secondary control)通过重新控制逆变器的输出电压幅值和频率,使得微电网公共连接点处电压和频率的偏差在一定范围内。为了验证二级控制策略能使微电网可靠运行,通过Matlab/Simulink仿真,对微电网运行中各分布式电源的功率、电压和频率的变化规律进行了分析。仿真结果表明微电源的二级控制策略的性能优良。     

低压微电网中并网逆变器主动移频式孤岛检测技术

在低压微电网中,线路阻抗、逆变器输出阻抗呈阻性,可以采用有功调幅、无功调频的间接电流型并网逆变器控制策略,该控制策略具有一定的反孤岛能力。推导了电阻、电感和电容负载的幅值和相角的表达式,给出了并网逆变器在孤岛运行时的无功表达式,由此得到电网故障后逆变器输出电压的频率变化数学模型,得到了有功调幅、无功调频的控制策略下逆变器孤岛检测盲区图。提出了频率正反馈的逆变器孤岛检测方法,通过在无功调频控制策略中引入频率正反馈环节,可大大减小逆变器孤岛检测盲区,给出了频率正反馈系数的选取原则。仿真结果表明,理论分析正确,所提出的孤岛检测方法可行。     

含飞轮储能微网的新型频率控制

飞轮储能系统(FESS)作为微电网频率调节的新手段,可有效减小微电网的频率波动,基于此,提出了一种适用于FESS的新型三层频率控制系统,其包括直流端口电压控制器、速度控制器和磁场定向控制系统.与传统方法不同的是,该方法在并网侧变流器中增加了频率控制器,以提高FESS的爬坡率、减少负载变化引起的频率偏差.此外,还提出了一...     

Pattern Discovery Based Preventive Control Strategy for Voltage Source Inverter Based Microgrids Against Islanding

Abstract—This article presents a statistical learning-based method for preventive control of microgrids against isolating from the main grid. Based on the stability criteria, the microgrid pre-islanding conditions are divided into secure and insecure classes. Critical variables regarding microgrid dynamic security are first selected via a feature selection procedure known as RELIEF. An unsupervised learning method, the pattern discovery method, is then applied to the space of the critical variables to extract the detailed structure knowledge called patterns. The patterns are in hyperspace and can effectively encode the microgrid security boundaries. The extracted patterns are used as preventive control laws to change the pre-islanding microgrid operating point if it is in the insecure region. Applying the proposed preventive control strategy guarantees that the microgrid can be isolated from the main grid without any instability problem. The studies are conducted in the time domain using the developed program in a MATLAB environment (The MathWorks, Natick, Massachusetts, USA). The results demonstrate the effectiveness and accuracy of the proposed preventive control method of microgrid against islanding in comparison with the decision tree based method.     

交流微电网逆变器控制策略述评

逆变器是交流微电网的关键电气装备,其控制策略与微电网的安全、稳定、高效和经济运行密切相关。针对微电网中单台逆变器的控制,从频域的角度,就基波和谐波功率的控制策略进行了分析和述评。对于基波功率控制,就微电网的离网运行模式,探讨了逆变器的电压—频率控制和下垂控制;就其并网运行模式,分析了逆变器的直接功率、直接电压和直接电流控制,并提出了直接阻抗控制的概念。对于谐波功率控制,分析了逆变器开关纹波的抑制,谐波谐振的阻尼,以及微电网低次谐波负荷电流的补偿。然后,针对微电网中多台逆变器的管理,从集中控制和分散控制两个角度分析了多逆变器间的协调控制,探讨了集中的分层控制器和基于多代理的分散控制器。最后,针对微电网及其逆变器控制策略的发展,趋势给出了诸多展望和进一步的研究方向。     

风/光制氢系统的同质化建模

随着能源技术的快速发展,风/光制氢系统将成为典型能源存在场景。本文分析风/光制氢系统中异质能源的功率交换特性,从功率/能量的供需平衡角度出发,建立风/光制氢系统的同质化分析模型;根据对模型运行域的分析,建立统一的分析框架,并通过3个维度对风/光氢制氢系统边界条件进行分析;并根据历史数据,绘制出力散点图,分析运行点规律及运行点指标范围,并对系统运行域进行合理分析。     

基于一致性算法的微电网无差调频控制策略

微电网孤岛运行时,采用传统下垂控制策略的微电网频率因其输出功率的变化而偏离额定值,为此,提出一种微电网下垂系数自调节控制策略。微网内各微源由一致性算法获得下垂系数自调节值,实现微电网频率无静差,同时确保有功功率按额定容量分担负荷,在PSCAD中搭建微网模型,并与传统下垂控制仿真结果对比,表明了控制策略的有效性。     

基于母线频率信号的独立微网多源协调控制策略

为了实现独立微电网的长期稳定运行,本文针对小型的独立微电网,提出了基于母线频率信号的多源协调控制策略和独立微电网的自我决策模型,本文提出的协调控制策略中,依据母线频率信号算法,在考虑储能系统荷电状态的基础上,设定频率阈值,微型燃气轮机将其作为控制模式切换信号,根据储能系统的荷电状态配合协助储能系统运行,保证储能系统能量充足,实现了快速响应的储能系统与后备电源微型燃气轮机之间不依赖通信的多源协调控制。通过MATLAB/SIMULINK仿真平台的验证,所述协调控制策略具有较大优势,可维持独立微电网的稳定运行。     

基于PI控制的频率正反馈孤岛技术研究

以光伏逆变器为对象,研究了一种带正反馈的主动移频法扰动(AFD)与无功电流幅值扰动相结合的主动式反孤岛效应的控制方法。与其他主动式反孤岛效应控制方法相比,有效地解决了注入电网谐波含量和影响电能质量等问题,可减小孤岛检测盲区,并能迅速反映逆变器输出电压频率的变化,灵敏地检测出孤岛状态。最后通过仿真和实验分析了该扰动控制方法的正确性。     

高压直流输电系统孤岛运行调频策略

高压直流输电系统采用送端孤岛运行方式能够显著改善远距离送电系统稳定性和提升送电能力,其中孤岛系统的频率稳定性是决定能否孤岛运行的关键因素之一。结合前期天广、云广直流孤岛调试结果,阐明孤岛方式下优先利用直流系统频率限制器(frequency limitation control,FLC)平衡功率波动、放大机组一次调频死区作为后备措施、优先调整机组功率、利用FLC自动跟随的调频策略。针对孤岛方式下直流双极跳闸后出现的部分机组调相运行的现象,利用电力系统功率扰动的3阶段分配原理解释了产生原因,提出避免机组长时间调相运行的控制策略。现场试验结果验证了所提调频策略的有效性,为未来直流孤岛运行方式安排和控制措施的确定提供了依据。