基于小信号建模的微电网下垂控制稳定性分析

微电网的系统参数的设计对系统的稳定性和动态特性有着十分重要的作用。为了研究系统参数对下垂控制稳定性和动态特性的影响,本文提出基于小信号建模的微电网下垂控制稳定性分析方法。该方法对微电网某个稳态工作点进行小信号建模,采用根轨迹方法对建立的微电网下垂控制小信号模型进行分析。通过绘出各系统参数(如线路阻抗值、有功下垂系数、无功下垂系数、滤波时间常数等)不同取值时的特征根位置,来判断其值对系统稳定性的影响,最终确定出参数的范围。分析结果表明,模型设计出的系统参数能够满足稳定性与动态响应方面的要求,可以为设计系统参数提供参考。     

基于下垂控制的直流微电网小扰动稳定性分析

本文针对基于下垂控制的直流微电网的稳定性问题,搭建了包括AC/DC整流器和DC/DC变流器及其控制系统的直流微电网系统模型,并在此基础上对直流微电网进行了小扰动稳定性分析,得出了在采取不同下垂系数时的系统特征值。算例结果表明,在设置合理的控制器参数和滤波器参数的前提下,直流微电网在下垂系数较大时仍能保持稳定。为进一步验证分析方法的有效性,对所研究的直流微电网进行了时域仿真,仿真结果验证了小扰动稳定性分析的正确性。     

基于下垂特性的微电网孤岛能量管理

微网孤岛工况下,采用灵活的控制方式提高系统供电可靠性与电能质量,具有深远的研究意义。文中分析了微电源的下垂控制特性,建立了无互联线的多微源并联控制系统。各微源根据P-f和Q-U下垂特性独立控制其输出的有功功率和无功功率,保障微网内的功率平衡;利用小信号法建立了逆变器并联系统的数学模型,设计出下垂控制参数,建立了等容量与异容量双微源并联微网仿真系统,验证了下垂控制方法的可行性及下垂参数选取的合理性。通过单微源实验,对下垂特性进行了实验验证,通过理论分析,计算实时监测反馈数据,与实验波形显示参数进行对比验证,表明了参数设计的正确性和下垂控制策略的有效可行性。     

引入功率微分项下垂控制的微电网小信号稳定性分析

微电网一般采用下垂控制实现功率分配,但易产生受扰振荡。在下垂方程中引入功率微分项能够有效抑制振荡。建立了引入功率微分项前后的微电网系统的小信号模型,对比分析了控制参数与线路参数变化对系统小信号稳定性的影响,总结了控制参数的选择方法。并进一步地进行了灵敏度分析,研究对比了微电网中各逆变电源状态变量对系统低频模态的参与程度,以及线路参数变化对参与因子的改变。得出结论:线路长度或阻抗比增加为系统提供阻尼,且越靠近该线路的逆变电源获得的阻尼越大;且使用下垂控制时,系统特征根对各逆变电源的主导性更易改变。最后,通过不同工况下的仿真验证了建模、分析与结论的正确性。     

微网中下垂控制策略及参数选择研究

为提高逆变器的P-f和Q-V下垂控制在中、低压网络中的适用性,提出了虚拟电感与外接输出电感的联合控制方式。设计了一种新型逆变器多环控制策略,推导其状态空间方程,建立完整的小信号模型,并依据此提出了虚拟电感与外接输出电感参数选取的"配比原则"。应用该原则可有效降低二者取值,克服了单独使用虚拟阻抗控制对系统稳定性的影响和过大外接输出电感带来的功率损耗问题。在线性和非线性负载两种工况下仿真分析,表明所提出的控制策略和依据"配比原则"所选取的参数不仅提高了逆变器的输出感抗,降低线路参数对下垂控制的干扰,而且精确微网电源间功率分配,有效抑制环流。本文为传统下垂控制在中、低压网络中应用提供了依据。     

逆变型微网下垂控制器参数选择和稳定性分析

微网的动态稳定分析广泛采用特征分析法。微网孤岛运行时,多使用下垂控制方法来稳定其电压和频率。下垂控制器中下垂增益的选取会对微网系统的稳定性产生重要的影响。本文研究了状态矩阵中含有不确定参数的线性系统的稳定性分析方法,建立了微网采用下垂控制的小信号模型。利用提出的方法,分析了微网的小信号稳定性,并给出了系统为渐进稳定时下垂控制器下垂增益的范围。最后,通过模态相关因子的方法分析了系统稳定性与下垂增益的关系。算例结果验证了该方法的正确性。     

基于附加阻尼的微网改进下垂控制方法

采用传统有功频率、无功电压幅值下垂控制时,若下垂系数选取不合理,逆变器输出功率会出现持续振荡,当微网离网运行时,逆变器输出功率的振荡会导致微网系统频率出现波动,严重时会使整个系统出现功角稳定性问题。文中基于储能逆变器动态频率特性的概念,根据其产生正阻尼作用的相位条件和幅值条件,提出了基于附加阻尼的改进下垂控制方法。该方法可以在不影响系统稳态频率和逆变器输出功率的前提下,有效地增加系统的阻尼,从而抑制逆变器输出功率振荡,提高系统的稳定性。最后通过PSCAD仿真,验证了所提控制策略的有效性。     

孤岛下微网小信号稳定分析

详细的推导了孤岛下微网的微源和微网整体在稳定点线性化的小信号模型,对于微源,考虑功率模块中的频率和电压的下垂控制,因功率变化带来的频率和电压的调整,而线性的网络,考虑扰动对其节点电压影响,将频率和电压作为状态量得出孤岛下整体微网的小信号模型。对建立的小信号模型,一方面通过计算求取模型的系数矩阵的特征值来判断该微网的稳定性;另一方面通过Matlab/simulink搭建微网模型得到频率电压的时域仿真图判断该微网的稳定性;比较以上两种方法的结论得到本文的小信号模型合理性。给相关方面的研究以借鉴。     

基于小交流信号下垂的微网二次控制方法

有功功率-频率和无功功率-电压幅值的传统下垂控制方法被广泛应用于微网并联逆变器的协调控制中。然而,传统下垂控制会使变流器输出的频率和电压幅值存在偏差,进而影响微网电能供应的精确性。基于对人为注入系统的小交流信号的控制,提出了一种新型的二次控制方法,以补偿下垂控制产生的电压偏差。该方法中的小交流信号在并联逆变器中如同一种通讯信号,其频率和逆变器输出基波电压的下垂偏置呈下垂关系。通过该方法,系统频率和电压幅值可以恢复至额定值,同时,精确的功率均分可以在并联逆变器之间实现。仿真和实验结果都验证了该方法的有效性。     

逆变型分布式电源微网小信号稳定性动态建模分析

现有微网小信号稳定性分析中,通常忽略网络和负荷的实际动态特性且对分布式电源逆变器采用理想建模,导致分析结果产生一定误差.为更准确分析微网和大容量逆变器的动态性能,建立了逆变型分布式电源微网的小信号动态模型,主要包括2个子模型:网络及负荷小信号动态子模型和电压、电流双闭环控制逆变器的小信号动态子模型.利用该模型计算了有功负待增加20%情况下的阶跃响应,并运用PSCAD/EMTDC软件对相同运行状态进行了仿真,两者付比验证了所提出模型的正确性.应用该模型时,通过计算其特征值便可直观分析微网的小信号稳定性,在进一步对特征值进行敏感度分析的基础上,找出影响主低频特征值的状态变量.该模型的建立可为控制器参数的优化设计提供依据,且有助于提高微网小信号的稳定性.     

基于小信号模型的微网控制参数选择与稳定性分析

小信号稳定性是微网运行的关键问题之一,特别是孤岛运行时,控制器结构较为复杂,且缺少大电网的电压频率支撑。为此,以未来可再生电能传输和管理(future renewableelectric energy delivery and management,FREEDM)网络为对象,推导固态变压器(solid state transformer,SST)、网络线路及负荷模型的状态空间方程,建立完整的微网小信号模型,分析孤岛运行时的稳定性,并根据其状态矩阵特征值及灵敏度,确定影响系统稳定的关键参数,设计配置多SST的环形微网,仿真验证选取的控制器参数的正确性。结果表明,系统对负荷突变和随机波动都具有很强的适应性,且具有良好的环流抑制效果。所建小信号模型可用于微网稳定性分析及控制器参数的优化设计。     

考虑逆变型分布式电源时滞的孤岛微网小信号稳定分析

孤岛微网电源容量小且网架结构薄弱易于发生稳定性问题。文中针对基于下垂控制含逆变型分布式电源(IIDG)的孤岛微网系统,通过参数灵敏度和参与因子分析对IIDG小信号模型进行化简;结合柴油机经典同步发电机模型并考虑IIDG执行机构时滞特性,构建了孤岛微网小信号模型;采用特征根分析法对考虑IIDG侧时滞后的孤岛微网在IIDG机组出力、下垂系数及时滞时间常数变化下的小信号稳定性进行分析。其结果可用于指导孤岛微网IIDG机组投运组合和顺序的策略,采用时域仿真验证了研究结果的有效性。     

改进下垂控制的并联逆变器小信号稳定性分析

由传统下垂控制方式构成的逆变器并联系统在受扰动时易产生振荡,当负荷发生剧烈变化时,系统的稳定性易受影响。在功率计算环节引入的低通滤波器会增大系统惯性的同时也会延缓系统响应速度。本文在传统控制方式上加入以下两项来改善效果,即功率微分项和一次函数项(功率与下垂控制系数的一次函数项)。功率微分项能明显提高系统的稳定运行性能和动态响应性能,一次函数项能有效实现下垂系数随功率变化自适应调节。     

直流微网中下垂控制稳定性及灵敏度分析

在直流微网的分层控制结构中,下垂控制作为初级控制的重要组成部分,主要用于实现各微源之间的自主功率分配。重点分析直流微网中下垂控制稳定性及灵敏度的影响因素。通过大信号平均模型导出系统动态调整下垂系数时系统平衡点的存在条件,借助小信号数学模型分析了系统下垂系数、线路参数等变化时系统的特征根轨迹。最后,通过灵敏度分析得出线路电感和恒功率负荷的变化对系统稳定性能影响较大。仿真结果表明,系统参数变化对稳定性的影响与理论分析一致,为直流微网下垂控制设计提供理论依据。     

微网的小扰动建模及动态特性分析

主要研究了3节点微网的小干扰稳定性,该微网由光伏发电、风力发电、储能蓄电池、阻感负载和感应电动机负载组成.建立了微网系统完整的小扰动模型,利用该模型分析一个算例系统的小干扰稳定性,利用特征模态的参与因子分析状态变量与振荡模态之间的关联程度,用特征值轨迹法调整控制器参数以提高系统的小干扰稳定性.最后在PSCAD/EMTDC中搭建完整的仿真模型,对光照强度突升和风速突降的情况进行仿真,验证了小扰动建模和分析的正确性.     

基于双电压环补偿的直流微网下垂控制

针对直流微网传统下垂控制中分布式电源(distributed generation,DG)输出功率分配精度和电压维持额定值间的矛盾,提出了一种基于双电压环补偿的直流微网下垂控制方法.该方法基于集中式二级控制和对等下垂控制策略,在二级控制中引入双电压环控制,其中,第一电压环保证负载功率的高精度分配,第二电压环抬高系统电压...     

基于改进下垂控制微网快速平滑并网/离网控制策略

微网在并网与离网两种运行模式进行切换时或造成系统的暂态冲击与振荡,对系统的稳定运行造成严重的后果。本文研究了下垂控制策略应用于微网系统快速平滑并网/离网的可能,提出了参考功率追踪实际计算功率的改进型下垂控制,抑制了微网两种运行模式切换时引起的暂态冲击。在此基础上,设计参考功率控制器在微网孤岛运行时,令参考功率为固定值,并网/离网转换前令参考功率追踪实际计算功率。在控制器中引入惯性环节,抑制参考功率切换时逆变器输出电流突变带来的冲击。在微网并网运行时,利用大电网钳位作用,切换参考功率值为逆变器输出功率所需值,实现逆变器输出功率可调。最后利用Matlab/Simulink搭建仿真模型,分析并仿真了上述提出的方法。仿真结果表明,本文提出此方法可有效抑制微网运行模式切换引起的暂态冲击,并实现下垂控制下微网并网运行时功率可调。     

基于改进下垂控制微网快速平滑并网/离网控制策略

微网在并网与离网两种运行模式进行切换时或造成系统的暂态冲击与振荡,对系统的稳定运行造成严重的后果。本文研究了下垂控制策略应用于微网系统快速平滑并网/离网的可能,提出了参考功率追踪实际计算功率的改进型下垂控制,抑制了微网两种运行模式切换时引起的暂态冲击。在此基础上,设计参考功率控制器在微网孤岛运行时,令参考功率为固定值,...     

低压微网逆变器自适应谐波下垂控制策略

在多个分布式电源逆变器并联于同一公共连接点(PCC)的典型低压微网中,针对各并联逆变器在无通信线情况下难以协调抑制PCC处谐波电压的问题,提出了低压微网逆变器自适应谐波下垂控制策略。将基波鲁棒性下垂控制的思想引入谐波控制,建立和分析了鲁棒性谐波下垂控制的控制框图,并根据鲁棒性下垂控制应用至谐波控制额定工况的特殊性,对其进行简化设计;在此基础上,设计了基于PCC处谐波电压检测的下垂系数自适应调节策略和多准比例谐振(PR)电流跟踪方案。通过PSCAD仿真软件构造了2台逆变器并联运行工况对所提策略进行验证,仿真结果表明,自适应谐波下垂控制策略能将PCC处的谐波电压抑制在设定范围内,并且能按逆变器容量分配谐波功率。搭建了2台逆变器并网运行的实验平台,进一步验证了所提策略的有效性,结果表明所提控制策略能使多台并联逆变器在无通信线和负载电流传感器的情况下,独立、自治地参与微网电能质量治理,并按各自容量抑制PCC处的谐波电压。     

基于改进下垂特性的微网功率控制方法

微网技术作为新能源及可再生能源接入智能电网的技术平台,可以有效整合新能源及可再生能源分布式发电的优势,实现能源的梯级利用,为智能电网的实现提供了必备的技术基础。针对微网的功率控制方法进行了研究,概述了现有的3类经典的控制方式,重点阐述并分析了微网功率下垂控制方法。结果表明,原常规有功功率-频率下垂控制的下垂系数固定无法保证微网的频率质量。提出微电源可采用一种改进的有功功率-频率的下垂控制方法,以有效保证微网运行的频率稳定。仿真结果表明了该控制方法的正确性和可行性