基于虚拟同步发电机的构网型光储变流器控制策略研究

为了抑制光伏发电的随机性和波动性的影响,提高微电网的供电可靠性,对离网工况下的微电网黑启动方案进行分析,并将其与虚拟同步发电机(Virtual Synchronous Generator,VSG)控制策略一起应用于储能变流器中,建立了储能变流器的VSG数学模型,推导了小信号模型表达式,通过在光储微电网系统引入惯性和阻尼,提高了系统电压和频率的稳定性。最后,在Matlab/Simulink仿真平台上搭建模型,验证了零起升压策略的有效性,确保了黑启动过程中线路电压的稳定;并在并网工况下分析了光储微电网系统各个微源之间的协调控制,验证了构网型光储变流器控制策略的有效性。

计及配电网韧性的储能设备配置规划方法

为了在极端天气灾害频发时,利用储能设备进行供电保护,增强电网韧性,以改进多目标粒子群算法为基础,建立了一种以网损费用、储能投资成本和韧性指标为优化目标的储能配置规划模型。在粒子群运行阶段,通过采用主仆模式,增加程序运行的准确性和快速性,使得电网在遇到极端自然灾害时,能保障重要负荷节点的供电,提升配电网的韧性,并通过Matlab软件在IEEE33节点拓扑中对该算法的有效性进行了验证。

双向CLLLC谐振变换器的软起动及同步整流研究

针对实际应用中LLC谐振变换器存在许多问题,分析了适用于微网系统中连接储能系统的CLLLC谐振变换器的工作原理,利用基波分析法(FHA)建立变换器等效模型,得到其增益曲线,分析了谐振参数差异对增益曲线的影响。采用一种复合软起动控制策略,有效降低了启动过程中谐振网络中的冲击电压和电流。采用一种电流控制型同步整流控制策略,提高了变换器的效率。利用MATLAB/Simulink进行仿真,仿真结果验证了CLLLC谐振变换器设计和理论分析的正确性。

微网逆变器的VSG转动惯量和阻尼系数自适应控制

近年来随着微网及分布式发电的快速发展,适用于微网并离网运行的虚拟同步发电机(VSG)控制技术被提出。VSG在下垂控制的基础上进一步模拟了同步发电机的转动惯量和阻尼系数。和下垂控制相比,VSG的响应特性得到了进一步的提高,但无法同时保证频率和功率的动态调节性能。针对该问题,对VSG离网工况下的输出频率和并网工况下的输出功率进行了自适应控制。首先,做出不同转动惯量和阻尼系数下的有功环根轨迹,并结合VSG转子机械方程分析转动惯量和阻尼系数对系统的影响,通过建立转动惯量和阻尼系数的自适应函数关系来对VSG实现自适应控制。最后在MATLAB/Simulink中搭建容量为20kVA的VSG自适应控制模型,并搭建了20kVA容量的VSG实验平台,仿真和实验结果验证了所提控制策略的有效性和正确性。

虚拟同步发电机接口变换器并联运行虚拟阻抗自适应控制

随着虚拟同步发电机(VSG)技术在微网以及主动配电网中应用的增多,VSG接口变换器并联运行越来越广泛,其中的环流和功率分配不精确问题也成为研究重点。该文首先引入虚拟阻抗,分析两台VSG接口变换器并联运行的功率均分原则。其次针对传统虚拟阻抗算法无法对线路阻抗进行调节的缺陷,设计一种虚拟阻抗自适应的算法,同时给出参数取值依据,实时计算线路两端的阻抗值,自适应虚拟阻抗可自动平衡线路之间的差异,更好地解决VSG接口变换器并联运行的功率均分问题。最后对VSG接口变换器并联运行的各种工况进行Matlab/Simulink仿真验证,证明了所提出的算法的有效性与正确性。

三电平PWM整流器用于直驱风力发电系统

直驱型风力发电系统的风力发电机需要通过大功率交直交变流器即全功率变流器将风力发电机直接并网,而开关器件水平无法满足全功率变流器的要求,因此研究了二极管箝位三电平PWM整流器在直驱型风力发电系统中的应用。针对这一拓扑和直驱型风力发电系统的特点,采用基于PWM整流器模型的跟踪指令电压矢量的空间矢量脉宽调制(SVPWM)电流控制策略,使用龙格库塔解析法和Matlab仿真了负载从半载到满载变化时,三电平整流器直流电压的动态响应波形,交流侧电压、电流的变化趋势以及d-q坐标系下有功、无功电流分量跟随参考量变化的波形等。结果表明,该PWM整流器可有效抑制注入电网的谐波,减小交流侧的电流波形畸变;在负载突变时保持直流电压恒定,输出有功、无功可调且动态跟随性能较好。三电平PWM整流器作为全功率变流器的整流部分适合于直驱型风力发电系统的应用。

基于交错断续空间矢量调制的并联PWM变流器控制策略

并联PWM变流器可以显著增大变流器的容量并提高交流侧的电能质量,但是变流器的直接并联容易在其内部产生环流,从而导致变流器损耗增加甚至开关器件损坏。本文以三相PWM整流器并联系统为例给出了环流的数学模型,该环流是一个存在于零轴的带直流偏移量的环流。针对环流问题,本文通过建立并联系统的小信号模型分析确定了零序电流环的设计,并采用了交错断续空间矢量调制方法来消除和抑制其对整个系统的影响。通过该方法,环流可以用dq轴分量表示,并通过功率因数校正(PFC)电路的电流环加以抑制。最后的仿真和实验验证了本文控制策略的有效性。

基于双向DC-DC变换器的锂电池组充电均衡策略

分析了双向DC-DC变换器给磷酸铁锂蓄电池充放电的工作原理及控制策略,并进行了仿真与实验验证。针对蓄电池在充电过程中出现的不均衡现象,分别介绍了非耗散电感均衡和单端反激变换器均衡的方法,并进行了仿真对比,结果表明了反激均衡比电感均衡速度更快且效果更好,从而能更有效提高蓄电池的安全性及使用寿命。

虚拟同步储能变换器的功率环双模式控制

根据虚拟同步储能变换器功率环主要参数的相互影响进行了小信号建模分析,为功率环参数设计和选取范围提供了参考。据此,针对虚拟储能变换器并网运行时存在的稳态功率偏差和功率限额问题,提出一种适用于并网工况的储能变换器虚拟同步机PQ模式控制策略,并在必要时将PQ模式与VSG下垂模式进行切换。虚拟同步发电机(VSG)的PQ模式并网除了能实现稳态时恒功率运行外,暂态过程中还具有一定的惯性和阻尼,并网状态下能够自同步,无需锁相环。仿真和实验结果表明,所提双模式控制策略稳定可靠且切换平滑。

并网中小型风电系统最大功率跟踪控制

针对目前中小型风力发电系统发电效率低,提出了一种新型拓扑结构,即机侧采用三相PWM整流器,网侧采用单相PWM逆变器。在对永磁同步发电机数学模型和风力机最佳输出功率进行分析的基础上,采用转子磁链定向控制技术,实现对发电机输出的有功功率的控制,进而实现对风力发电机最大功率的跟踪控制;同时,在单相系统中引入"虚拟电路",使网侧单相变流电路参数可以转化到旋转坐标系下,实现无静差控制。通过仿真试验验证了控制策略的可行性。

中小型风力发电系统单相并网逆变器控制策略研究

介绍了适用于中小型风力发电系统并网的单相逆变器主电路拓扑及其典型控制策略;针对传统PI控制器和新型PR控制器进行了详细的理论分析和比较。利用Matlab/Simulink搭建了风力发电系统单相并网逆变器仿真模型,分别对PI控制器和准PR控制器进行了仿真研究。仿真结果显示,新型准PR控制器具有更好的稳态特性、跟踪特性和更强的抗电网扰动能力。该控制策略对于中小型风力发电系统并网逆变器的实际应用具有重要意义。

光储一体化并联系统优化控制设计分析

光储一体化并联系统由于具有高度电力电子化的特点,当母线电压波动时,大量电力电子装置使系统抗扰动能力减弱。该文首先采用一种考虑母线电压变化率的自适应下垂控制策略,减小系统的电压波动,增强系统运行稳定性;然后建立含有下垂控制的光储一体化并联系统的状态空间模型,分析下垂系数对系统稳定性的影响,并在此基础上得到自适应下垂系数的优化控制取值范围,提升系统的电压稳定性。最后,通过仿真与实验证明该文所采用的自适应下垂控制策略不但可减小下垂控制所带来的电压偏差,还可缩短电压突变之后的恢复时间,提高系统的稳定性。

双向LLC谐振型直流变换器设计与控制

针对直流配电网中连接超级电容的LLC谐振直流变换器,利用双向LLC直流变换器电压稳态增益,设计变换器谐振回路的参数。运用等效电路模型法对双向LLC直流变换器进行小信号建模,分析设计变换器的闭环PI控制器,据此控制超级电容的充放电功率,维持系统母线电压稳定。最后,对所设计的LLC直流变换器在Matlab/Simulink里进行仿真分析,并通过实验样机进行实验验证,通过仿真和实验结果证实了该文所采用的理论分析与设计方法的正确性和可靠性。

多脉波整流电路在直驱式风力发电中的应用

直驱式风力发电系统的应用越来越广泛,为此有必要对其整流变换部分的实用电路之一,即多脉波整流电路进行研究。该电路拓扑采用两个六脉波整流器串联,并通过移相变压器实现多脉波输出。通过相位补偿,其交流侧可以得到THD<3%的正弦电流。由于电路中只使用无源器件,并且在达到同样性能的前提下,比其他整流电路所用器件少很多,因此降低了整个系统的成本。此外,与其他多脉波整流器相比,可以附加一个额外的低功率谐波注入电路,以进一步提高该拓扑结构抑制谐波的性能。仿真和实验证明,多脉波整流电路具有高功率因数、低谐波特性,非常适合用于直驱式风力发电系统。

基于虚拟电阻控制环的并联逆变器简化控制方法

对于整个系统的扩展性和可靠性来说,几个小功率逆变器的并联运行比单个大功率逆变器运行要具备更多的优势。针对逆变器的并联运行,本文提出了一种基于虚拟电阻控制环的简化控制方法,该方法可以均衡无互联通讯线路的各逆变器的电流分布,进而抑制并联逆变器内部的环流。为了验证基于虚拟电阻控制环的简化控制方法,本文建立了由两个逆变器组成的并联拓扑实验电路,最后通过仿真和实验方法表明了本文所提控制方法的性能。

基于独立光储直流微网能量管理控制的研究

根据光伏电池和蓄电池特征,改进并完善了一种适合直流微网的多模式运行能量管理控制策略,能量管理系统根据光伏电池、蓄电池和直流母线不同的工作情况,控制其各自变换器运行在合适的相应模式下,以确保直流微网稳定运行。搭建基于可编程逻辑控制器(PLC)为主控系统的光储直流微网的实验平台,通过对跨接在直流母线上阻性负载的投切和光伏电池输出功率的变化验证了系统的稳定性和可靠性。

自抗扰控制在风力发电系统中的应用

为了最大限度地获取风能，风力发电系统在额定风速以下运行时必须随时根据风速改变风机转速，使其始终保持最佳叶尖速比运行，考虑到风机本身固有的非线性特性，以及额定风速下外界干扰对风电系统的影响。设计了一阶线性自抗扰控制器。采用永磁电机转子磁场矢量控制原理，实现了发电机系统解耦控制。仿真结果表明。所设计的控制器可以保证在额定风速以下，风速突变的情况下，仍能保证风电系统稳定可靠运行，并使风机最大限度地捕获风能。

基于改进粒子群算法的储能优化配置

储能将功率在时间维度上进行转移,可以抑制电压波动,减小网络损耗。为了合理地配置储能,以改进多目标粒子群算法为基础,建立一种以电压波动率、网络损耗和配置成本为优化目标的储能优化模型。在粒子初始化阶段,通过增加初始粒子个数,挑选出分散的非支配优势粒子作为初始种群,来提高初始种群的随机性;在速度更新阶段,采用节点电压指导粒子的进化方向,提高算法的计算速度。采用IEEE-33节点算例的仿真结果表明,对粒子群算法的改进提高了算法的稳定性、计算速度和精度;采用改进算法的储能配置方案,降低了系统的节点电压波动,减小了电能损耗。

风力发电系统中风机控制策略综述

针对目前风力发电系统中风机的变速定桨距、变速变桨距等运行方式,介绍了与各种运行方式所对应的控制策略,并详细说明了采用这些控制策略后对风机运行的影响.概括了各种控制策略的选择方法,即针对风机的不同运行方式应采取必要的控制策略来满足风力发电系统的运行要求,尽可能多地捕获风能并将其转换为电能供给电网.进一步明确了风力发电系统中风机的运行控制方法,进而为风力发电主控系统和变流器系统的设计研究提供参考.

GPS在PCI同步数据采集卡中的应用

介绍的功角测量数据采集卡是采用Cygnal公司C8051F021型单片机实现的PCI总线接口卡。该卡通过2片双口RAM分别实现与GPS接收板和上位机(PC)的数据交换,从而实现高速、可靠的数据采集、处理与传送。本数据采集卡采用片内12位高速ADC并配以片外采样保持电路,通过直接交流采样方法精确快速地实现对电压和电流的采样,保证了电力系统实时测量的要求。