基于虚拟阻抗自适应的孤岛型微电网并联逆变器下垂控制策略

当前微电网并联逆变器下垂控制机制一般设定为独立式,控制的范围较难扩展,导致控制补偿差增加。为此,提出对基于虚拟阻抗自适应的孤岛型微电网并联逆变器下垂控制策略的设计与实践。先进行下垂控制特性提取,采用交互的方式,扩大控制的范围,设计交互控制机制。在此基础上,构建虚拟阻抗自适应微电网并联逆变器下垂控制模型,采用补偿核验的方式确保下垂控制效果。针对选定的5个测试逆变器,经过2个周期的测定得出的控制补偿差被较好地控制在1.05以下,说明此次在虚拟阻抗自适应原理的辅助下,所设计的微电网并联逆变器下垂控制方法更为高效,具有实际的应用价值。

下垂控制策略在变流控制中的应用分析

在多种同类型设备协同工作的系统中,下垂控制策略应用广泛,它是保证系统工作稳定、功率分配均衡的重要方法。轨道交通车辆车载设备多样、负载分散,并联方式可有效提升其供电系统的冗余性和可靠性。文章介绍了CRH3型动车组辅助变流器并联供电系统、CRH2型动车组辅助整流器并联供电系统的整车并联结构和并联运行原理,根据辅助变流器和辅助整流器的输出结构,计算分析输出电流的组成、影响因素,并阐述了下垂控制策略在CRH3型动车组辅助变流器和CRH2型动车组辅助整流器并联供电系统的并联控制中的应用形式。通过对下垂控制策略在轨道车辆不同车型,交直流不同电压制式,软硬件不同控制方式下应用的说明和分析,深入浅出地总结了下垂控制策略的基本原理、适用场合和应用意义。

基于子模块电容能量波动的MMILC下垂控制策略

交直流混合配电网中,孤岛模式下互联换流器(interlinking converter,ILC)具有实现配网间功率平衡、维持交流频率和直流电压稳定的作用。模块化多电平互联换流器(modular multilevel interlinking converter,MMILC)作为ILC的拓扑之一,具有谐波特性好、波形质量高、开关损耗低等优势。文中提出一种适用于MMILC的两级式下垂控制策略,首先基于子模块电容能量波动特性建立了适用于MMILC的新型交直流侧统一下垂特性;然后推导得出了MMILC直流侧电压与等效子模块电容电压间的数学关系,使MMILC仍可通过直流电压偏差进行功率调节,同时设置了下垂特性曲线的死区和最低允许运行范围;最后,分别对MMILC在不同负载模式和过载情况下的控制性能进行了仿真。仿真结果表明,所提出的MMILC两级式下垂控制策略可以自动平衡不同负载模式下交直流侧配网的功率偏差,过载情况下可以瞬时闭锁,验证了控制策略的正确性和有效性。

一种改进的分布式电源无功功率精确分配下垂控制策略

由于独立运行的微网中馈线阻抗不匹配,采用传统下垂控制策略的分布式电源难以精确地分配输出功率。针对该问题,提出了一种改进的分布式电源无功功率精确分配下垂控制策略。在该策略中,中心控制器采用低带宽通信向各个分布式电源发送交流母线电压偏离补偿信号,分布式电源的本地控制器获取该补偿信号后,通过积分构造出输出电压的幅值参考。采用所提出的下垂控制策略,各分布式电源在实现无功功率精确分配的同时,可以有效消除交流母线的电压降,将母线电压恢复至额定值。仿真结果表明,所提出的改进下垂控制策略在复阻抗特性馈线微网中具有一定的有效性和可行性。

基于虚拟惯性频率调节的VSC-MTDC系统自适应下垂控制策略

在传统附加频率控制策略下,多端柔性直流(VSC-MTDC)系统调节交流侧频率易引起较大的直流电压波动。文章提出一种基于虚拟惯性频率调节的VSC-MTDC系统自适应下垂控制策略。首先,通过虚拟惯性频率调节控制,建立直流侧电压与交流侧频率的联系,使VSC-MTDC系统为交流电网频率提供惯性响应,提高系统频率稳定性。其次,考虑换流器的调节裕度,并引入直流电压影响因子,使下垂系数随着直流电压偏差实时变化,由此建立有功功率、直流电压和交流侧频率三者之间的耦合关系,实现VSC-MTDC系统对频率提供惯性支撑,同时保障直流电压稳定。最后,基于PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真平台建立四端VSC-MTDC输电系统,并选取交流电网负荷减少、负荷增加和发生瞬时短路故障3种工况,验证了所提控制策略的可行性和有效性。

基于APEO的分布式电源改进型下垂优化控制策略研究

如何对分布式电源的控制策略和控制参数进行优化改进设计,使其更适应于线路阻抗为阻性的低压离网微电网等工作环境,具有重要意义。为此,设计提出了一种基于自适应群体极值优化(APEO)的分布式电源改进型下垂优化控制方法。该方法内容为在传统下垂控制的基础上引入阻性下垂控制和相位平移量的累加控制,并将分布式电源改进型下垂控制器参数优化设计问题转换为一个典型的有约束优化问题,利用所设计的APEO算法获得分布式电源改进型下垂控制器最优参数,最终实现了电压稳定和功率协调的解耦控制,降低了分布式电源并离网切换时的暂态冲击,实现了分布式电源在工作模式未切换状态下的热插拔功能。最后在由两台容量为10 kW分布式电源构成的微电网实验系统上进行了硬件平台测试实验,验证了所提出的控制策略的有效性和可行性。

适用于直流分布式储能系统的控制策略

直流配电系统中分布式储能系统采用电压型下垂控制策略时,分布式储能各个单元之间耦合程度很高,易受线路阻抗的影响,均流效果较差。针对电压型下垂控制策略的不足,本工作提出一种电流型下垂控制策略,分析了关键控制参数的计算方法,实现了分布式储能系统各单元之间线路阻抗解耦。最后,基于理论分析,以储能变换器采用Buck/Boost双向变换器为例,搭建仿真和实验平台,对所提控制策略进行实验验证,实验结果表明,新型电流型下垂控制策略相较于传统电压下垂控制算法具有更好的功率分配效果。

虚拟磁链定向直接功率控制多并联逆变器控制策略研究

针对传统的下垂控制策略瞬时功率估算鲁棒性能较差、抑制逆变电流总谐波效果不理想的缺点,提出一种基于虚拟磁链的定向直接控制策略,建立逆变器并联运行等效电路模型,搭建定频的虚拟磁链直接功率控制拓扑结构电路。最终利用仿真实验平台对并网逆变器的输出电流在两种控制策略下的波形鲁棒性和稳态时的频谱进行对比分析,仿真验证虚拟磁链的定向直接控制策略相对于下垂控制策略系统在调节逆变电流、稳定输出幅值且抑制逆变电流总谐波方面更具有优势。

微电网逆变器并联控制策略研究

随着电力电子技术的日益发展,基于逆变器的分布式发电得到了大规模应用。多模块并联运行以扩大电源容量是当今电源变换技术发展的重要方向之一,大大提高了系统的灵活性和可靠性。但同时,多台逆变器的并联系统也存在着一些问题亟待解决。介绍和分析了针对并联逆变器间负荷均分问题,并提出了带有虚拟阻抗的下垂控制方式的控制策略。首先介绍了当今常用的主要逆变器并联控制技术,其中下垂控制的无互连线控制技术具有明显的优势和发展潜力。然后介绍了两台逆变器的并联系统,并从理论和仿真中引出了由于各逆变器间的参数差异而产生环流的问题。接着介绍了下垂控制与虚拟阻抗控制策略,以解决由于环流造成的负载功率不均分问题。最后,在simulink中进行了仿真中,得出了加入虚拟阻抗控制后的下垂控制方式,在工频和高频情况下,都能很好地做到功率均分,且改善输出电压的波形畸变,验证了结论的正确性。

含恒功率和下垂控制机组的微网小信号模型简化分析

为了使微网小信号模型更加简练,分别只考虑采用下垂控制策略机组和采用恒功率(PQ)控制策略机组的下垂控制环节、直流侧电压和无功控制环节的动态性能.由于交流侧滤波电抗一般大于线路阻抗,近似认为采用PQ控制策略机组的输出功率取决于其逆变器桥臂输出电压的幅值和相角,从而可跟下垂控制简化模型相统一,便于小信号模型建立.针对取较大下垂系数难于保证功率分配外环稳定问题,在有功下垂控制环节中增设了前馈环节来改善系统稳定性,最后通过时域仿真加以验证分析结论.

下垂控制型微电网孤岛检测盲区通用性求解方法

目前孤岛检测研究中针对下垂控制策略下过/欠电压检测法与过/欠频率检测法的检测盲区分析尚不完备,相关参数对检测盲区的分布影响不清晰且分析方法难以适用于复杂实际微电网。为此,面向下垂控制型微电网实际运行工况,首先分析得到下垂控制方程、负荷等效方程、线路功率方程、稳态功率平衡方程4类通用性方程,并将其联立采用牛顿-拉夫逊法迭代求解检测盲区。然后,以可视化方式探究了负荷等效模型、线路阻抗参数及下垂控制特性对检测盲区的分布影响,揭示了下垂控制的检测盲区特性。最后,利用仿真软件验证了检测盲区分析的正确性,并证实了检测盲区求解算法适应求解不同工况的优异性能。

下垂控制下考虑负荷电压与频率特性时过欠电压与过欠频率检测盲区分析

针对目前孤岛检测研究中下垂控制策略下被动法的检测性能分析暂未完备,以及并联RLC负荷无法准确贴合实际负荷工况的问题,选取过欠电压检测法与过欠频率检测法,基于下垂控制策略分析其在考虑负荷电压与频率特性的综合负荷模型下的检测盲区。通过求取并分析检测盲区的数值解可得负荷特性参数、下垂系数标幺值以及负荷消耗功率的变化均会影响检测盲区的分布,同时其与RLC负荷模型下的检测盲区存在差别。仿真实验结果证明了理论分析的正确性。

基于多能互补的微电网调度策略研究

本论文在分析的过程中,在分布式电源层的改进之下完成下垂控制策略。在传统下垂控制的基础上,对前馈调节和比例积分控制机制进行更新,进而让下垂系数发生改变,使功率调节范围有所增大。同时让公共点的频率电压以稳定速度增长,使微电网在并网的时候完全实现了功率输出控制。在孤岛的时候需要根据负荷的需求而分配相应功率,基于此,本论文在分析的过程中借助电力系统仿真软件PSCAD/EMTDCV4.4,对所提出的方案可行性加以论证。

基于交流信号注入的混合微电网功率均衡策略

实现微电网间功率精准与高效的分配是混合微电网的重要控制目标,但由于线路阻抗、负载及低速通信的存在,传统下垂控制难以同时解决混合微电网间的功率均衡及接口变换器间的循环功率问题。提出一种基于低频低幅值交流信号注入的混合微电网功率均衡控制策略,在公共直流母线中注入交流信号,建立直流微电网的频率—有功功率下垂关系,利用全局变量频率改进传统混合下垂控制策略,在解决并联接口变换器间循环功率的同时,实现了混合微电网间功率的精准分配。通过仿真,验证了所提方法的可行性与有效性。

含电压源型逆变器和同步电机接口的微网控制

根据微电源类型的不同,其入网接口方式也可分为两种:电压源型逆变器(Voltage Source Inverter,VSI)接口和同步电机(Synchronous Generator,SG)接口。设计了一种包含这两种接口方式的微网控制策略。VSI接口采用针对有功功率限值的设定进行改进的下垂控制策略,并添加相应滤波装置使得控制更加精准。SG接口在下垂控制策略基础上改进输出所需机械功率及励磁电压驱动电机运行。二者之间无需复杂的通信环节,可实现功率输出自我调整,并使微网系统稳定在电能质量允许的范围内。为实现微网与大电网的无缝转接,设计静态开关(Static Switch,SS)使得电网、SG接口的微电源、VSI接口的微电源在彼此电压接近同频同相时接通。仿真算例验证了微网控制策略及静态开关设计的有效性。

一种微网并网与孤岛运行无缝切换的优化控制方法

本文以风光互补发电微网系统作为研究对象,针对微网系统在并网与孤岛运行模式切换时的电压波动及电流冲击问题,分析了风光互补发电微网系统的结构和运行特性,选择了每种运行模式下的控制方法。在并网运行模式下储能单元采用PQ控制,微网系统的频率和相位由电网提供。在独立运行模式下采用改进的V/f下垂控制策略,通过控制储能装置变流器的输出电压及频率,为风光发电单元提供频率和相位。其次,增加了预同步处理单元,从而消除切换过程中的冲击。最后,在PSCAD/EMTDC仿真软件平台上搭建风光储互补的微网模型,仿真结果证明,该控制策略有效实现了微电网的无缝切换。

直流微电网建模与控制策略研究

为提高清洁式能源的利用效率和保障微电网的稳定性,以光伏发电作为研究对象和载体,提出一种孤岛运行模式的控制策略。文章首先根据光伏发电的基本原理,对直流微电网系统模型进行构建;其次,为保障并网后电网的稳定性,提出一种并网主从并网控制策略和母线下垂控制策略,从而对直流微电网运行的稳定性进行控制。最后通过matlab/simulink平台对上述模型和控制策略进行仿真,验证了本文设计的方法的可行性和有效性,对稳定并网运行和孤岛模式运行下的电网稳定性具有良好的效果。

基于BFGS信赖域算法的孤岛微电网潮流计算

分散下垂控制策略的孤岛微电网,系统中没有平衡节点,多个下垂控制的分布式电源(distributed generator,DG)装置参与系统频率的调节并达到新的频率稳态值,传统配电网潮流计算方法将不再适用。针对分散下垂控制策略的孤岛微电网潮流计算,提出基于BFGS信赖域算法的潮流计算新方法。把DG装置处理为PQ节点、PV节点和下垂节点3种类型,建立下垂节点潮流计算模型;分析非线性节点功率方程组的求解,并将其转化为无约束最优化问题,再采用带BFGS修正的信赖域算法进行求解,得到系统稳态频率及各节点电压。对改造后的37节点孤岛微电网系统应用提出的方法进行潮流计算,验证了算法的正确性和有效性。

大运行体系电网多逆变器联合运行调控仿真

大运行体系电网中存在负载突变的异常情况,导致输出电压与输出电流均出现异常波动,提高了电网负载率,为此提出大运行体系电网多逆变器联合运行调控方法。通过大运行体系电网多逆变器的各个桥臂,预测多逆变器运行时的有功功率与无功功率;针对获取的功率数据,优化电网多逆变器非静态响应属性,利用基于改进下垂控制策略对多逆变器联合运行进行调控,解决因负载突变出现的异常情况,实现大运行体系电网多逆变器联合运行合理调控。仿真结果表明:所提方法对大运行体系电网多逆变器联合运行模式调控后,输出电压波形得以优化,且电流波动得以抑制,能够在负载突变下将输出电压与电流快速控制于稳定状态,大大降低了电网负载率。