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。     

孤岛模式下微网能量管理系统控制策略的仿真研究

作为智能电网重要组成部分,微网的运行控制是维持其安全稳定运行的关键技术,特别当微网处于长时间孤岛运行模式时,微网能量的合理分配与系统控制的稳定性密切相关。在基于电压/频率型和功率型两类的分布式电源的微网系统,引入能量管理系统来解决孤岛状态下微网的能量平衡以及节点电压的稳定问题。分析了微网中频率、节点电压与分布式电源输出功率间的关系,研究了微网孤岛模式下的功率流动与分配问题。在此基础上提出了基于能量管理系统的微网有功功率与无功功率分配机制,并根据微网结构对有功功率分配进行了负载就近分配的优化设计。在EMTDC/PSCAD环境下对微网的孤岛运行模式进行了仿真,仿真结果表明在孤岛模式下能量管理系统能很好地完成对微网系统的运行控制与能量分配,保证系统的稳定性。     

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。     

含多种分布式电源的微网动态仿真

通过算例仿真研究了不同分布式电源配置方案下低压微网从并网模式向孤网模式转换的动态运行特性,获得了分布式电源的功率、微网电压和频率的变化规律。如果选择微型燃气轮机作为微网的功率支撑手段,在微网从并网向孤网过渡过程中,系统频率波动较大,且部分分布式电源有可能在低频保护动作下与电网隔离,不利于微网的稳定运行;增加储能设备后,储能设备对于微网的稳定运行可发挥重要的作用。采用下垂控制策略的蓄电池在微网孤岛运行时可以快速为系统提供有功、无功支撑,有效抑制了由于燃气轮机动态响应速度慢引起的电压和频率偏差。     

包含同步发电机及电压源逆变器接口的微网控制策略

分布式电源(distributed generator,DG)并网接口方式有同步发电机组(synchronous generators,SG)接口和电压源逆变器(voltage source inverter,VSI)接口2类,文中提出了包含2种接口方式的微网控制策略。具有SG接口的DG通过其输出的有功功率和无功功率分别对微网的频率和电压进行下垂控制,具有VSI接口的DG通过输出电流的d、q分量分别对微网的频率和电压进行下垂控制。该控制策略可实现微网由联网运行模式向孤岛运行模式的平滑转换,并能够实现功率共享。具有SG接口的DG配置潜遗传变论域模糊控制电力系统稳定器后,可提高微网稳定性。仿真算例验证了该控制策略的有效性。     

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。     

光伏发电接入微网运行控制仿真研究

微网中可能含有多个控制特性不同的分布式电源,其中光伏发电一般采用PQ控制策略,实现有功和无功功率的指定控制.直流稳定型电源采用Droop控制策略,按下垂特性调节频率和电压.在Matlab/Simulink仿真环境中建立PQ和Droop两种控制策略的模型,通过仿真算例获得微网运行特性,仿真表明综合采用两种控制策略能够在微...     

基于对等控制策略的微电网运行

为减小微电网对通信系统的依赖性,实现分布式电源和负荷的即插即用,结合微电网不同运行模式,研究了微电网对等控制策略。在对等控制策略中,分布式电源采用下垂控制,调节分布式电源的输出电压和频率;下垂控制器中的P-f和Q-U具有线性的下垂特性。建立了对等控制策略下的微电网运行模型,分析了并网和孤岛运行模式之间切换、孤岛模式下切/增负荷及孤岛模式下切/增微电源三种运行状况下的微电网运行特性,基于Matlab/Simulink仿真结果,研究了微电网母线电压、DG频率和功率的变化规律,验证了控制策略的正确性和可行性。     

基于三环反馈解耦控制策略的储能元件在风光互补微网系统中的应用

储能元件在风光互补发电系统组成的微网运行控制过程中具有重要地位,可以作为微网孤岛运行的组网电源,从而维持系统的电压和频率稳定。对于储能元件控制器,设计了一种包括功率环、逆变器滤波电容电压环以及滤波电感电流环的三环反馈解耦控制策略,分析了该策略在微网稳定运行和孤岛/联网模式无缝切换过程的作用。利用Matlab仿真了由储能元件、风电和光伏组成的微网系统并且建立了实验平台。仿真及实验结果表明,基于该控制策略的微网在孤岛运行、联网运行以及两者切换的过程中能够保持电压和频率稳定性,对微网内负荷供电可靠,并可实现微网     

微电网主/从控制策略的分析研究

在考虑微电源类型差异性和负荷分散性的基础上,结合微电源的两种不同运行模式,采用主/从控制策略,即将恒功率控制(PQ控制)和恒压、恒频控制(V/f控制)结合起来对微电网进行控制.在并网模式下,采用PQ控制,实现微电源对参考有功和无功的控制;在孤岛模式下,采用V/f控制,为微电网运行提供稳定的频率支撑.为了验证所设计的主/从控制策略能使微电网可靠运行,对微电网在联网运行模式和孤岛运行模式之间切换,以及孤岛模式下切/增负荷两种运行状况下的运行特性进行分析.通过Matlab仿真,对微电网母线电压、系统频率和功率的变化规律进行分析,证明了本文所设计的主/从控制策略的正确性和可行性.     

微网运行控制的关键技术及其测试平台

微网的运行控制是维持微网安全稳定运行的关键技术,可分为局部的分布式电源控制和系统级的综合运行控制2部分.文中将微网内分布式电源分为主控型和功率源型2类,分析并阐述了2类分布式电源的控制方法,提出了适用于即插即用的分布式电源并网接口.在系统级的综合运行控制方面,选择集中式的运行控制体系,提出了联网运行控制和无缝切换控制策略;同时针对运行控制关键技术测试的需求,设计、开发了微网运行控制平台,并通过该平台对电源控制和无缝切换控制等技术进行了实验,表明该平台能够很好地完成微网运行控制相关技术的研究和测试工作.     

分布式发电系统无缝切换控制策略

双模式工作的分布式发电系统存在并网运行与独立运行工作模式切换及电流型控制与电压型控制的控制模式切换。实现运行模式的无缝切换,减小电流电压冲击,是双模式分布式发电技术的关键问题。传统无缝切换控制算法忽略两种切换的不同步性,造成切换过程中出现并网电流冲击大,负载电压波动等问题。本文提出一种电压电流加权控制策略,在不增加系统复杂度的情况下,保证切换过程中的暂态变量均可控,抑制电压电流冲击,实现无缝切换。最后在样机实验中证明了该方法的正确性和可行性。     

低压微电网逆变器频率电压协调控制

近年来,分布式发电(Distributed Generation,DG)技术发展迅猛,DG结合本地负载、储能设备等可构成微电网,微电网能够在并网模式与孤岛模式下运行。并网时,DG输出给定的功率,实现能量管理;孤岛运行时,要求DG维持微电网电压和频率稳定。因而微网中逆变器的控制尤为重要。由于传输线阻抗特性不同,本文在低压系统中应采用PV下垂控制,PV下垂控制能够实现孤岛运行时不同DG均分负载,但它是有差调节,电压和频率会存在较大的偏差。本文提出一种改进的PV下垂控制(NPV):加入电压和频率偏差的前馈调节,可实现电压和频率的二次调节。以微电网脱网运行的稳态以及暂态情况分析为例,通过PSCAD仿真以及实验,验证了NPV不但可以实现并网时的能量管理而且还实现了孤岛运行过程中电压和频率的二次调节。     

光伏DG接入配电网及微电网的过电压自动调节方法研究

针对光伏DG接入配电网因过电压而导致渗透率低的问题、微电网离网运行期间过电压问题,以及微电网在非计划孤岛状态下并网转离网暂态过电压问题,提出一种P/U下垂调节方法。当光伏DG接入配电网,该方法能避免光伏DG因过电压而退出运行。当光伏DG接入离网运行微电网,因负荷减少、DG出力增加等因素而导致过电压时,该方法可以实现无通信互连线的稳态离网能量平衡。当含光伏DG的微电网在并网转离网期间,该方法能够解决暂态过电压问题。首先推导电压偏差公式并分析过电压产生机理。其次介绍P-U下垂调节方法原理。最后为验证方法可行性,以光伏DG接入配电网为算例分析对象,搭建Matlab/Simulink仿真模型,并在逆变器样机上进行试验验证。结果表明P-U下垂调节方法可行有效。     

分布式电源与电网并联运行逆变系统的设计

在分布式发电装置与电网并联运行模式下,通过分析逆变型分布式电源的"负荷"特性,提出基于功率电流双环控制策略的逆变系统。通过合理选取功率控制环、电流控制环、软件锁相环的PI控制器参数,可以使得分布式发电并网逆变装置具有良好的稳态及动态性能。Matlab仿真模型表明,该控制系统能较好地维持逆变型分布式电源恒功率电压源的拟负荷外特性,控制灵活,反应迅速。     

A robust control strategy for a grid-connected multi-bus microgrid under unbalanced load conditions

The increasing presence of inverter-based distributed generation (DG) units in microgrid application requires control methods that achieve high performance not only during normal operating conditions, but also under unbalanced conditions. These conditions can occur permanently due to distribution of unbalanced loads on the three phases of the microgrid. This paper proposes a robust control strategy for a grid-connected multi-bus microgrid containing several inverter-based DG units. Each of the DG units can supply a combination of balanced and unbalanced local loads. The proposed control strategy employs an adaptive Lyapunov function based control scheme to directly compensate the negative-sequence current components caused by unbalanced loads in some part of microgrid; and a sliding mode based control scheme to directly regulate the positive-sequence active and reactive power injected by DG units to the microgrid. The control method proposed in this paper is shown to be robust and stable under load disturbances and microgrid parameter uncertainties even in the presence of nonlinear and time-variant unbalanced loads. The effectiveness of the presented controller is validated through time-domain simulation studies, under the MATLAB/Simulink software environment.     

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。     

并网独立双模式控制高性能逆变器设计与实现

本文设计并实现了一种小型的用于分布式发电系统的功率调节系统。高性能，高可靠性，高功率密度是功率变换装置的基本要求。传统的并网逆变器输出采用工频变压器，体积重量大，成本高。本文采用高频隔离的逆变器，消除了输出端的工频变压器。传统的桥式逆变电路存在桥臂直通问题，本文将双降压式逆变器用于并网发电场合，提高了可靠性，提高了效率。半周期调制方式的采用减小了器件的开关损耗，以及功率场效应管的导通损耗。以往的文献对并网逆变器的分析侧重于单独工作模式或者并网模式，较少涉及到独立工作和并网工作切换过程的分析。本文分析了双模式运行的逆变器的切换过程。采用TMS320F240DSP芯片实现数字锁相同步，实现并网和独立控制的逻辑和基准切换。在此基础上实现了一个500VA的实验样机证明了方案的可行性。     

逆变器在分布式发电系统并网的无功控制应用

分布式发电技术是一种新型的、具有广阔发展前景的发电和能源综合利用方式.并网分布式发电系统的无功控制将对电网产生重要影响.利用分布式发电系统并网逆变器的数学模型,研究了其有功、无功解耦控制方法,可在容量范围内实现无功功率的独立调节,在此方案的基础上进行了仿真.研究表明,分布式发电系统的无功控制方法有利于充分发挥分布式发电...