计划孤岛方式下微电源控制系统的仿真研究

研究微电网控制器优化控制问题,针对微电网运行应满足稳定性要求,在各微电源输出功率分配发生突变时,采用通常控制策略的微电源控制系统常常存在功率调节滞后的缺陷,致使系统频率和母线电压失去稳定.结合微电源的控制,对下垂特性进行优化,提出PQ-Vf控制策略,并设计了控制系统,通过对微电网由联网运行模式向孤岛运行模式切换过程以及孤岛运行模式下进行仿真分析,得到了微网中交流母线的电压和系统频率的动态响应特性曲线,仿真结果表明设计的控制系统能够维持系统稳定,克服了通常控制策略的缺陷.     

基于Logistic指数型函数的孤岛微电网下垂控制

在孤岛微电网系统的下垂控制模块中需要控制有功和频率，而传统下垂控制方法往往采用有功与频率的一次函数形式。当孤岛微电网系统负荷变化时，传统下垂控制方法不能稳定控制系统频率。于是提出一个两端具有饱和性质的指数型函数来改进控制方程，在保证频率稳定的前提下，有效地改善功率控制的精度。基于MATLAB/Simulink仿真平台，搭建了传统下垂控制和基于Logistic指数型函数的下垂控制微电网模型，结果表明Logistic指数型函数下垂控制比传统下垂控制具有更好的稳定性。     

微电网系统的分布式优化下垂控制

针对微电网系统运行成本最优化问题,提出一种分布式优化下垂控制策略.首先,基于一致性理论,给出了一种分布式经济调度算法.采用矩阵摄动理论,分析了经济调度算法的收敛特性.其次,基于分布式优化调度解,设计一种新的分布式优化下垂控制器.在满足供需平衡以及各个发电单元运行约束的条件下,控制策略使得微电网系统运行成本最低.同时,提出的控制策略能够保证孤岛微电网的频率稳定在额定值.最后,通过仿真实例,验证了分布式优化下垂控制策略的有效性.     

多智能体一致性算法在孤岛微电网二次控制中的应用

当前孤岛微电网常采用分层控制结构实现系统的稳定、可靠、经济运行,其中第一层采用下垂控制.由于下垂控制会导致电压和频率偏离给定值,无法实现无功功率的合理分配,很多学者提出将多智能体一致性算法引入孤岛微电网的二次控制中,通过与相邻分布式电源的稀疏通信,可以有效解决集中控制所带来的通信网络结构复杂,计算难度大的问题.本文介绍了孤岛微电网的分层控制结构,搭建了下垂控制仿真模型,对多智能体一致性算法在孤岛微电网二次控制中的应用进行了详细阐述.分析孤岛微电网运行中的实际问题,介绍了孤岛微电网二次控制中基于多智能体的一致性算法在收敛速度、抗干扰控制、通信延迟以及事件触发控制四个方面的改进,并归纳了多智能体技术在孤岛微电网二次控制中的发展方向.     

低压微电网下垂控制策略研究

在孤岛模式时通过把逆变器等效输出阻抗设计成近似感性的前期条件下采用频率/有功、电压/无功的传统下垂控制法,但由于输出的无功与线路阻抗有关而各逆变器位置分散使连接线路阻抗存在差异,故难以实现无功功率的合理分配。本文分析传统下垂控制原理,并通过虚拟电抗法把逆变器的等效输出阻抗设计成近似感性,在此基础上采用一种改进下垂控制策略。该策略通过调节下垂控制中的参考电压来大致补偿线路阻抗差异上的电压降落,同时配合一个动态下垂系数来代替传统的固定下垂系数动态调节输出的无功功率,从而改善微电网无功功率输出的分配精度抑制系统环流。最后通过MATLAB/Simulink搭建两台逆变器并联运行模型并采用传统下垂控制与改进下垂控制相比较的方法验证改进控制策略的可行性。     

基于改进下垂控制的微网孤岛运行研究

针对传统下垂控制不能稳定微网频率的缺陷,在有功-频率(P-f)下垂方程中引入Sigmoid函数,使微网的频率能自主限制在一定范围内,保证微网的频率稳定性。在多微源并联微网系统中,由于线路阻抗差异引起的无功功率分配问题,采用修正无功-电压(QV)下垂系数来补偿线路阻抗的压降,从而提高功率分配精度,并限定了电压的范围,使负荷点电压得到了保证。在PSCAD仿真软件中搭建了模型,仿真结果验证了引入Sigmoid函数和修正系数法的下垂控制,能使微网频率和负荷点电压自动保持在一定的范围内。改进的下垂控制策略适用于多微源微网在孤岛模式下的控制系统,可以提高微网运行的稳定性。     

孤岛微电网的分布式固定时间二次协调控制

孤岛微电网的下垂控制策略会导致系统稳态的频率和电压偏离额定值.为此,提出一种分布式固定时间二次协调控制策略以实现系统频率和电压的恢复控制,并实现期望的有功功率分配.所提出的控制方法能在固定时间内完成二次控制目标,而不依赖于系统的初始状态.该优势使得根据任务需求来离线预设整定时间成为可能.同时,采用固定时间Lyapunov方法分析二次协调控制系统的稳定性.最后,通过Matlab/Simulink仿真实验验证分布式固定时间二次控制策略的有效性.     

孤岛微电网异构电池储能系统的分布式有限时间次级控制

针对孤岛微电网异构电池储能系统频率、电压以及电池能量的一致性问题,考虑初级下垂控制,提出一种新的分布式有限时间次级控制策略.采用所提出的控制方案能够在有限时间内实现系统频率、电压恢复一致到额定值,并获得电池能量等级的均衡一致和期望的有功功率分配.该控制方法的优势在于整定时间的上界独立于系统的任意初始条件,能够保证微电网有限时间控制的及时性,同时基于Lyapunov方法分析控制策略的一致性收敛特性.最后,通过Matlab/Simulink仿真实验,结果进一步佐证了分布式有限时间次级控制策略的有效性.     

基于阻抗辨识的并联逆变器无功均分VSG控制

微电网作为"互联网+"智慧能源的重要补充,要求其在孤岛运行时,能够实现电压、频率有效支撑及负荷功率自动分配的功能。具有下垂特性的虚拟同步机(Virtual Synchronous Generator,VSG)控制由于具有惯性和阻尼环节,能够依据设计参数实现逆变器的功率自动分配,但由于微网内各逆变器连接线路阻抗的差异与变化,使得虚拟同步机控制无法仅依赖确定的下垂参数实现无功功率全工况均分。为此,提出一种改进的基于短时脉冲注入线路阻抗辨识的虚拟同步机无功-电压控制方法,通过预先辨识线路阻抗来补偿各逆变器产生的线路压降,实现了并联逆变器公共母线电压-无功下垂控制,以此来弥补线路阻抗压降对无功功率合理分配的影响。并对虚拟同步机控制下改进的无功控制原理及实现方案进行了分析,并通过仿真验证了方法的有效性。     

基于边缘计算的混合储能多微电网功率自适应控制

在微电网中,将多个双向接口变换器并联可提高微电网两侧的功率交换能力,但并联变换器的微电网难以有效控制。研究发现,微电网接入储能系统可以缓冲功率波动、降低功率控制难度。为保证微电网稳定运行,提高功率控制精度,本文提出了基于边缘计算的混合储能多微电网功率自适应控制方法。研究基于边缘计算技术,分析了混合储能多微电网结构,并构建了一个用于混合储能多微电网的自动管理平台。在此基础上,通过对母线实时电压的控制实现频率的调节,增强接口变换器的稳定性,以完成混合储能多微电网功率交互的调度与控制。在混合微电网中,我们接入储能系统,通过功率交换控制、自主功率分频自适应控制实现了混合储能多微电网的功率自适应控制。实验结果表明,所提方法在混合储能多微电网功率控制方面效果较好,有功功率控制误差较小,能够有效保证混合储能多微电网稳定运行,并提高功率自适应控制准确度。     

Distributed generation system control strategies with PV and fuel cell in microgrid operation

Control strategies of distributed generation (DG) are investigated for different combination of DG and storage units in a microgrid. In this paper the authors proposed a microgrid structure which consists of a detailed photovoltaic (PV) array model, a solid oxide fuel cell (SOFC) and various loads. Real and reactive power (PQ) control and droop control are developed for microgrid operation. In grid-connected mode, PQ control is developed by controlling the active and reactive power output of DGs in accordance with assigned references. Two PI controllers were used in the PQ controller, and a novel heuristic method, artificial bee colony (ABC), was adopted to tune the PI parameters. DGs can be controlled by droop control both under grid-connected and islanded modes. Droop control implements power reallocation between DGs based on predefined droop characteristics whenever load changes or the microgrid is connected/disconnected to the grid, while the microgrid voltage and frequency is maintained at appropriate levels. Through voltage, frequency, and power characteristics in the simulation under different scenarios, the proposed control strategies have demonstrated to work properly and effectively. The simulation results also show the effectiveness of tuning PI parameters by the ABC.     

基于测试和运行数据的新能源快速调频参数动态修正算法

随着新能源发电接入电力系统比例的不断提升,电力系统对新能源发电参与系统一次调频提出了具体要求.频率调差系数是评估新能源电站一次调频调节量的重要指标,系统对于新能源电站的调差率是预设的.然而系统发生频率波动时,无法预知新能源电站的运行状态,单一控制参数下新能源电站无法保证调频量满足系统需求.鉴于此,本文提出了基于调频量闭环控制的新能源电站一次调频控制参数动态修正方法,根据新能源电站的运行状态,动态调整其频率调差系数,使得新能源电站运行在不同状态下均可以满足调频要求,支撑系统频率稳定性.     

孤岛模式下VSG的转动惯量无模型自适应控制

频率稳定是微网在孤岛模式下稳定运行的关键.由于传统下垂控制的转动惯量固定,当微网中接入时变负载时无法满足系统的频率稳定需求.针对传统控制方式的不足,提出虚拟同步发电机的转动惯量无模型自适应控制.首先,分析在孤岛模式下的传统虚拟同步发电机控制算法的角速度变化率的抑制效果和恢复时长;其次,设计无模型自适应控制器并证明控制算...     

基于一致性的并联虚拟同步发电机分布式协同控制

虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)可模拟同步发电机运行机制,并为系统提供惯性和阻尼支撑.在孤岛模式下,VSG并联运行多采用分散下垂控制,不具备频率恢复以及有功出力合理分配等功能,为此,本文提出了一种基于一致性的并联VSG分布式控制方法,可改善系统频率与有功功率特性.本文首先介绍了传统VSG控制的数学模型,并在此基础上设计了VSG并联系统频率恢复及有功出力合理分配的整体方案.在分布式控制模式下,相邻VSG只需少量信息交互即可控制频率恢复到额定值,并可实现功率的按需分配,满足了不同用户的定制需求.仿真结果验证了所提方法的正确性和有效性.     

微网逆变电源及其运行控制的研究

对逆变电源采用电压、电流双闭环控制方法,以提高逆变器输出的稳定性。利用有功-频率和无功-电压的下垂特性控制方法分别对微网在并网运行和孤岛运行两种工作方式进行有效的控制,使微网系统可以快速自动的找到稳定工作点。通过仿真实验证明所设计的控制系统的有效性、正确性。     

微电网自适应下垂控制研究

针对微电网并联逆变器采用传统下垂控制方法后输出电压幅值和频率的偏差问题,提出了一种改进的自适应下垂控制方法.该控制方法用渐进性的函数关系代替了传统下垂控制的一次函数,实现了下垂系数的自调整,有效减小了微电网负荷突变等情况下母线电压幅值及频率的波动和偏差.     

虚拟同步发电机参数自适应调节

虚拟同步发电机技术借由控制器设计达到模拟同步发电机外特性的效果, 改善了含有新能源的电网系统 的稳定性. 根据虚拟同步发电机参数可调的特点, 可采用参数自适应调节优化系统动态性能. 但传统虚拟同步发电 机参数自适应调节仍存在两方面不足: 一方面, 大范围调整阻尼下垂系数和虚拟转动惯量, 对系统储能裕量要求高; 另一方面, 暂态调节过程中存在功率超调现象, 对电力设备不利. 本文引入输出速度反馈调节系统阻尼, 为改善系 统暂态稳定性提供了方便的调节手段; 其次, 根据系统暂态功角特性, 提出了参数自适应控制策略, 缩短了调节时 间, 将频率偏差减小至允许范围内, 改善了电网频率调节的暂态性能, 同时抑制了功率超调. 最后, 对比实验结果表 明本文控制策略优于现有的自适应控制策略.     

Universal wind turbine working in grid-connected and island operating modes

In the future power system based on active distribution grid, allowing some portion to be disconnected, the concept of universal wind turbine systems may arise. This concept covers both grid-connected and island operations. This may happen if the voltage goes outside the range recommended by the standards. In such conditions, an island is constituted where the universal wind turbine is capable to manage the local voltage and frequency assuring the continuous supply to local loads. In this paper, a control loop based on droop and voltage controllers disposed in cascade is employed in both operation modes. Droop control offers power load sharing between the distributed generation sources connected in parallel in the island. The voltage controller is designed to provide smooth transitions between modes and power quality. A synchronization system is also introduced for assuring safe reconnections with the main utility. Simulation and experimental results are presented to verify the performance of the complete system.