基于V2G技术的电动汽车双向功率变换器控制策略分析

随着大量电动汽车接入电网,电网安全稳定受到挑战,因此需使电网与电动汽车间进行友好功率交互。基于V2G技术设计一种隔离型双向功率变换器,采用两级拓扑结构,前级AC-DC采用三相桥式结构,后级DC-DC采用双有源主动桥结构。设计相应控制策略,前级采用双闭环和PQ控制策略,后级采用单移相控制策略,以满足双向潮流传输的需求。结合电池模型对所设计的变换器进行仿真,验证了变换器能够满足功率双向流动和电池充放电要求。

基于PQ协调控制的分布式光伏发电量自动预测方法

为了实现对光伏发电量的精细化管理,利用PQ协调控制技术优化设计分布式光伏发电量自动预测方法。先建立分布式光伏发电数学模型,确定辐照强度、光伏电板工作功率与分布式光伏发电量之间的影响关系,模拟分布式光伏系统并网PQ协调控制过程,将光伏电板的输出功率控制在恒定状态。然后采集并分析历史发电量及天气等数据,自动提取分布式光伏发电量波动特征。最终在考虑诸多影响因素的前提下,得出分布式光伏发电量的自动预测结果。对比实验结果表明:优化设计方法在晴天和阴天场景下的预测误差分别降低了19.35 kWh和18.9 kWh,具有较大的应用价值。

电池储能系统并网控制策略及频率调节研究综述

随着可再生能源在新型电力系统中的比例不断上升,可再生能源的随机性与波动性以及因电力电子器件的大规模接入所造成的电力系统阻尼与惯性缺失,都严重影响着电力系统的安全稳定。传统的调频机组因其启动时间长、频率响应慢等缺点,已无法满足新型电力系统对频率调节的需求。因此,具有频率支撑能力且响应速率快的电池储能系统受到了广泛关注。为了对电池储能系统参与调频辅助服务进行深入研究,首先,分析了现有电池储能系统的并网控制策略和所受限制;然后,浅析了电池储能系统辅助电力系统实现一次频率调节与二次频率调节的研究现状及改进方向。

基于不对称正负反馈效应的PQ功率控制并网逆变器稳定性分析

针对弱电网下PQ功率控制并网逆变器的稳定性问题,该文通过构建有功/无功环的小信号控制框图,首次揭示弱电网下PQ功率控制是一种不对称控制的本质,即无功环控制器会在有功和无功控制环中形成不对称的正负反馈环路。同时,基于PQ功率环小信号控制框图的不对称现象,揭示有功/无功环控制器参数变化对并网逆变器稳定性影响存在差异性的机理,指出无功环控制器参数变化对并网系统稳定性的影响程度要明显强于有功环控制器参数变化。在此基础上,借助有功与无功环小信号控制框图中的正负反馈效应,分析并网逆变器稳定性随无功环控制器参数增加而出现先增强后减弱的“拐点”现象。最后,通过仿真与实验验证了该文理论分析的正确性。

基于范德波尔振荡器和PQ控制的微电网并离网协调控制策略

针对微电网中采用传统多层嵌套的并离网下垂控制系统存在动态响应速度较慢、均流性能较差等问题,提出了一种基于范德波尔虚拟振荡器控制器(VOC)和PQ控制的微电网并离网协调控制方法。在微电网并网运行时,通过对离网VOC引入并网电流反馈,并对其谐振参数和电压倍率进行闭环调节,使VOC一直处于热备用状态,不仅使微电网中各发电单元拥有PQ控制的良好动态性能,还可实现并离网的平滑切换。在微电网转孤岛运行后,同样对VOC参数进行闭环调节,实现对微电网中公共耦合点(PCC)处负载电压的补偿以及对各发电单元更好的均流控制。给出VOC参数同步控制器与PCC处电压之间的关系,理论分析实现同步的机理。与基于传统下垂控制的并离网控制策略进行仿真对比,结果表明所提控制策略可以有效改善微电网在并网运行时的动态响应和孤岛运行时的均流性能。

基于分布式平台的低压电网负荷监测模型研究

由于城市用电规模逐渐加大,要求有能适应现代城市需求的电网监测方法对电网进行全天候的安全监测。采用了电压结合频率的电路控制技术,以此为基础建立了低压逆变器模型,对电网模型的年负荷数值进行了预测。对比了改进前后2种控制策略下微电源电压稳定性,得到了基于改进后压力流量-电压频率(PQ-Vf)控制策略和采用电网逆变器建立的低压微电网模型。分析了负荷频率和电压幅值,得出该模型具有频率负荷震荡幅度小、电源电压稳定的特点。分布式平台建立的低压电网负荷监测模型适用性强。建立的低压电网监测系统为各类用电系统的安全管理提供了理论支撑,为电力企业的性能测试提供借鉴。

分布式光伏并网逆变器PQ控制系统的设计

阐述分布式光伏并网逆变器PQ控制系统框架设计,基于新型正交信号发生器的单相锁相环设计,无差拍PQ控制与误差补偿,在控制过程中,对系统的运行性能进行测试。

微电网联网/孤岛模式下光伏发电系统控制仿真

针对传统光伏发电系统接入电网的不可控及其输出扰动对电网的动态影响,利用PSCAD平台建立基于微电网的光伏发电系统模型。在联网/孤岛模式下,分别研究了基于功率外环-电流内环的双闭环数字PQ控制方法。研究结果表明,采用该控制方法能够保证光伏逆变器的输出稳定在中央控制器发出的功率指令值,且直流侧电压输出稳定,实现了光伏发电系统在微电网联网/孤岛模式运行的可控性及良好的动态调节性。

基于船用交直流微电网的变流器PQ控制

作为支撑微网稳定运行的关键器件,变流器的产生有效提升了控制灵活性,但系统惯性的降低也增加了能量平衡与稳定控制的难度,对电力系统产生不可忽视的影响。提出一种基于船用交直流混连微电网的变流器控制策略,结合柴油发电机并联运行系统中柴油发电机组的下垂特性和变流器的恒功率(PQ)控制策略,分析并联控制情况下系统的动态特性。在MATLAB/Simulink中建立交直流微电网运行的仿真模型进行试验验证,结果表明:在变流器采用PQ控制的工况下,电网性能指标良好,达到了预期的控制效果。

储能系统离并网无缝切换控制策略研究

随着传统能源的日益枯竭,太阳能、风能、潮汐能等可再生能源正迅速发展,但新能源发电存在间歇性的问题,为了确保新能源发电的可持续性和稳定性,储能系统发挥着至关重要的作用。然而,采用传统控制方法,储能系统在离并网切换过程中,切换速度慢,会造成过流冲击,影响系统运行安全。为了解决离并网切换过程中的过流冲击问题,提出了一种基于PQ/VSG控制的储能系统离并网无缝切换控制策略,利用锁相环技术和预同步控制技术,实现储能系统离并网过程的平滑过渡,从而保证电力系统的稳定性。最后,通过仿真验证了基于PQ/VSG的储能系统离并网无缝切换控制策略的有效性。

孤岛运行光储微电网控制策略研究

光储微电网孤岛运行时存在电能质量差、系统稳定性差等问题。系统的控制策略多为基于PI控制的双闭环控制算法,导致动态响应速度慢。针对这一问题,提出了一种考虑新能源波动的多步预测有限集模型预测控制(FCS MPC)策略。首先,对DC DC变换器采用稳压控制,为逆变器提供稳定的直流电压提高系统的稳定性;然后,对光伏逆变器采用恒功率控制策略维持稳定的功率输出,对储能逆变器采用基于多步长改进模型预测控制(MPC)的下垂控制,以实现对参考电压的快速跟踪及负荷功率的合理分配,而且多步长改进MPC可降低传统MPC的预测误差,提高系统的稳定性;最后,利用MATLAB搭建仿真模型,仿真结果验证了所提控制策略的有效性。

一种基于分裂电容的LCL型并网逆变器阻尼策略

针对LCL滤波器存在谐振尖峰导致系统稳定性不佳的问题,基于阻尼谐振峰的思想,考虑分裂电容结构,推导出虚拟电阻的等效模型,提出了电容电流反馈虚拟电阻方案,进而分析了不同情况下的虚拟电阻抑制效果。其次外环采用PQ控制对控制逆变器的输出功率进行调节,改善了逆变器的控制性能。仿真分析所提控制策略,结果表明与电容电流比例反馈方案对比,所提控制策略具有更大的相位裕度,并网电流畸变率也从1.55%降至0.48%,提升了并网功率因数。

含PQ控制逆变型分布式电源的配电网故障分析方法

随着逆变型分布式电源(inverter interfaced distributed generation,IIDG)在配电网中的渗透率不断提高,且在新的故障穿越行为要求下,现有的故障分析方法已不再适用。为此,提出一种适应于最新并网规定的含PQ控制IIDG的配电网故障分析方法。该方法首先通过分析IIDG故障电流特性,提出计及控制特性的IIDG压控电流源等值模型;在此基础上,建立了故障下的含IIDG配电网节点电压方程,并针对不同IIDG间相互耦合以及公共连接点(point of common coupling,PCC)故障电压与IIDG故障电流之间存在非线性关系,提出相应的迭代修正求解方法。最后,通过算例仿真计算,验证了所提方法的可行性和有效性。

基于超前滞后环节虚拟惯性的VSG控制策略

针对现有基于一阶环节虚拟惯性的虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)并网PQ控制系统,其VSG功率控制稳态和动态特性的调节存在矛盾,即若减小VSG功率超调,则会导致功率响应减慢和稳态误差增大,为此提出基于超前滞后环节虚拟惯性的VSG控制策略,该控制策略在原有一阶惯性环节基础上,增加一个超前环节,形成超前滞后惯性环节。通过调节超前环节系数,可改变有功闭环传递函数的零极点位置,在确保功率稳态控制性能的同时,加快了VSG的功率响应速度,增大了系统阻尼,从而有效减小了VSG动态过程中其储能单元的功率冲击。通过仿真和实验验证所提方案的有效性。

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。

逆变型分布式电源微网并网小信号稳定性分析

为研究逆变型分布式电源微网并网运行的小信号稳定性,建立了完整的并网运行微网小信号动态模型,主要包括2个子模型:网络及负荷小信号动态子模型和功率(或电压)、电流双环控制逆变器小信号动态子模型。应用所建立的模型,首先分析了主网与微网之间联络阻抗对并网运行微网小信号稳定性的影响,得出联络阻抗过大不利于微网保持小信号稳定的结论;其次比较了逆变器采用PQ和PV控制时主特征根实部和虚部的特点,得出PV控制能有效抑制电压振荡,其暂态性能优于PQ控制的结论。最后在分布式电源指定有功输出增加15%的情况下,通过比较PQ和PV控制时的系统响应,验证了上述结论。

基于公共母线电压的微电网孤网运行下垂控制策略

在微电网孤网运行系统中,传统下垂控制策略大多将频率引入控制中,但是在以纯逆变器为接口的微电网中,系统功率的不平衡量难以通过频率直接反映。根据微电网公共母线电压幅值(V),以及d轴与q轴电压的比值(rat)同微电网系统有功和无功不平衡量之间的关系,设计了P-V、Q-rat下垂控制策略。该控制策略能够使微电网在孤网运行时维持电压及频率稳定,并且使所有的分布式电源按照预先设定的下垂系数分配有功及无功功率。

微电网故障暂态分析及抑制方法研究

建立了含电感型故障限流器的微电网等效分析模型,通过仿真算例分析了微电网的故障暂态现象,并验证了应用故障限流器抑制微电网故障暂态的方法。针对不同运行模式下发生不同类型、不同地点的故障情况,详细分析了含故障限流器的微电网系统的电压、电流、频率以及功率的故障暂态恢复特性。研究结果表明,安装了电感型故障限流器的微电网系统在发生故障时无论处于何种工况,都能很快地恢复到稳定运行状态,为发展微电网的故障暂态抑制策略提供了一种实际可行的有效方法。

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。

使用电压-相角下垂控制的微电网控制策略设计

根据微电网的特点,对微电网2种运行模式采取的不同控制策略进行设计。微电网孤岛运行时,分布式发电单元采用电压源逆变器控制,使用电压—相角下垂控制实现按预定比例分配负荷功率,该下垂控制较电压—频率下垂控制可以提供更好的频率支撑。微电网并网运行时,分布式发电单元采用PQ控制,按照功率设定值输出功率。通过设计对应电压—相角下垂控制的同步控制器实现了微电网运行模式的无缝转换。利用MATLAB/Simulink对微电网运行模式转换和微电网孤岛运行时使用的2种下垂控制进行对比仿真分析,验证了电压—相角下垂控制策略的可行性和有效性。