交流微电网谐波功率分布式共享控制策略

交流母线电压的电能质量是微电网分布式控制的关键问题之一,该文将含逆变器接口的分布式发电机连接到微电网母线上,重点研究了含非线性负荷的微电网谐波功率共享问题。为了解决非线性负荷引起的电压畸变,设计了谐波下垂控制器和模型预测电压控制器,替代传统的电压电流双闭环控制。在此基础上,提出了一种基于有限集模型预测控制的分布式协同一致协议,使每个分布式发电单元的谐波功率在公共耦合点均匀分布。该方法可以提高微电网系统的可靠性和灵活性,防止电网扰动和馈线阻抗失配,使谐波功率在分布式发电机组之间精确地按比例分配。仿真结果表明,该控制策略在实现谐波功率共享和改善公共耦合点电压谐波失真方面具有良好的效果。

孤岛运行交流微电网中分布式储能系统改进下垂控制方法

微电网系统中常采用分布式储能单元作为能量缓冲环节,以提升系统供电的稳定性和可靠性。为实现负荷功率在分布式储能单元之间的合理分配,提出了基于荷电状态(SOC)的改进下垂控制方法。该方法采用分布式控制方式,根据各储能单元的SOC,实时调整下垂系数,使SOC较大的储能单元提供较多的有功功率,而SOC较小的储能单元提供较少的有功功率,并采用传统下垂控制方法对无功功率进行均等分配。建立了基于SOC的下垂控制方法小信号模型,以验证控制系统的稳定性。同时,搭建了基于MATLAB/Simulink的仿真模型和2×2.2kW的实验样机,仿真和实验证明了所提方法的正确性和有效性。

独立交流微电网中储能电池与微型燃气轮机的协调控制

在独立交流微电网系统内,微型燃气轮机与储能蓄电池的协调控制是保证独立微电网稳定运行的关键。首先建立了光伏、微型燃气轮机、蓄电池的模型;再根据不同微电源的特性,采用下垂控制或PQ控制的控制方法;然后,建立了微型燃气轮机与蓄电池的协调控制,针对切换过程中的短时停电,提出微型燃气轮机与蓄电池间的无缝切换控制策略;最后,在PSCAD/EMTDC仿真软件上进行了仿真验证。仿真结果表明所提协调控制方法能保证在切换过程中对系统的冲击小,影响时间短,实现了无缝切换。

交流微电网系统并网保护分析

交流微电网系统保护按其功能可分为并网保护和微电网内部保护。文中以交流微电网的结构和特点为基础,重点分析不同规模微电网并网保护,参照微电网类型将其分为系统并网保护、区域并网保护及单元并网保护。通过对不同级别微电网负荷、运行方式进行分析,结合各级微电网的功能,提出3种类型并网保护的配置策略。考虑到大型微电网结构复杂,不同级别微电网之间可能存在包含关系,分析了发生区内、区外故障时3种类型并网保护之间动作时间的配合。最后在PSCAD/EMTDC中建立IEEE P1547.4典型微电网拓扑,仿真验证了并网保护配置方案的有效性与可行性。

船舶光柴储交流微电网系统小信号的稳定性研究

针对容量有限、光储单元容量较低的中小功率船舶光柴储交流微电网系统的稳定性问题,提出基于光储逆变器的船舶光柴储交流微电网多级控制策略。建立由柴油发电机组模型、光储系统模型以及与网侧功率模型构成的船舶光柴储微电网系统的小信号模型,分析系统内控制参数对状态矩阵特征值的影响,获得船舶光柴储微电网系统的暂态稳定性,确定稳定域内控制器参数的选择范围。最终获得船舶电网电压和频率的仿真结果,为船舶光柴储微电网系统的稳定运行和控制参数的设计提供重要的理论基础。

风储交流微电网自动功率平衡控制策略

风储交流微电网主要包含风力发电设备、储能系统和交流负荷。在风储微电网中,需要建立发电、储能和负荷间的协同功率调控机制,以确保风能得以高效利用;同时尽可能避免储能系统发生过度充电与放电。为此,提出了一种适用于风储交流微电网在离网运行模式下的自动功率平衡控制策略。在负荷轻载下,通过储能系统主动改变微电网频率,由风机主动降功率,放弃部分风能,使得电池不易过度充电;在负荷重载下,微电网频率主动上升,主动切除部分负荷,使得电池不易过度放电。暂态数值仿真说明了该控制策略可实现交流微电网的功率自动平衡,同时有效避免了储能系统的过度充电与放电。

SVG在交流微电网无功补偿中的应用

为解决交流微电网中大量非线性负载接入导致的功率因数下降、运行效率低的问题,文章通过加入静止无功发生器(SVG)补偿无功功率,利用abc轴直接电流控制策略,将ip-iq法检测到的三相负载无功电流与SVG发出的三相电流做差,经PR调节后送入滞环比较器,完成电流内环控制;利用直流侧实际电压检测值与参考值的误差,作为反变换的有功输入,完成电压外环控制,实现交流微电网无功功率补偿.为验证该系统控制的有效性,建立仿真模型,实验结果表明,所设计的SVG能够将容性负载功率因数补偿至0.9993、感性负载补偿至0.9984,使交流微电网高效运行,具有一定的应用价值.

交流微电网负荷控制策略研究

随着新能源的不断发展,风力发电和光伏发电以及负荷可以组成微电网。交流微电网的负荷控制包括平衡负荷控制、不平衡负荷控制和非线性负荷控制。针对交流微电网的三种不同的负荷类型,提出了对应的控制策略,并对所提的控制策略进行了理论推导和相应的仿真验证。

交流微电网稳定控制器并联效率优化设计

针对微电网孤网状态下多台稳定控制器并联运行时的效率问题,利用一致性算法,使每台稳定控制器获取全局信息,并结合交流母线的电压信息调节稳定控制器投入运行数量。结合稳定控制器典型的效率特性曲线,实现各台稳定控制器下垂特性的自适应调节,对各台换流器输出功率进行实时调节,最终实现多台稳定控制器并联运行效率的全局优化。在MATLAB/Simulink中仿真验证了多代理系统所采用的一致性算法能够保证收敛性,并能实现对于多台稳定控制器出力的协调控制。最后搭建试验平台,试验结果验证了多台稳定控制器并联运行优化控制的可行性。

交流微电网实验平台测控保护的设计

微电网作为有效整合了分布式发电、能量变换器、综合负载和测控保护系统的小型发配电系统,具有运行方式灵活、环保、能量效率高的优点。为了能对微电网的运行特性及保护进行理论和实验的研究,设计了一个低压交流微电网实验平台测控保护系统,使用LABVIEW软件编写监控系统。平台具有用电信息的自动采集和开关设备远程控制的功能,改良传统继电保护,实现可再生能源、储能与传统配电网安全可靠的混合运行。

大扰动时交流微电网的运行与控制研究综述

交流微电网是促进新能源消纳、缓解能源危机与环境问题的有效手段。分布式微源是微电网的重要组成部分,一般通过电力电子接口逆变器并入电网。因而,微电网的运行特性受微源接口逆变器控制主导,呈现惯性小、过流能力弱、非线性强、抗干扰能力差等特征。这些特征导致微电网在大扰动时易发生逆变器烧毁甚至不可逆失稳等问题,严重影响微电网安全稳定运行。针对大扰动时交流微电网的运行与控制问题,首先分别从微电网电流特性与稳定运行特性2个角度进行总结。然后,梳理了微电网典型限流控制策略以及稳定性提升控制策略的研究现状,包括其主要适用场景及优缺点。最后,从多物理场耦合、多时间尺度交互、系统稳定判据、信息物理安全等方面探讨了微电网安全可靠运行所面临的主要挑战,并展望了微电网智能化、高可靠供电的发展前景。

交流微电网逆变器控制策略探析

逆变器是交流微电网的关键电气装备,其控制策略与微电网的安全、稳定、高效和经济运行密切相关。本论文主要从交流微电网逆变器存在的技术问题,针对微电网中单台逆变器的控制,从频域的角度,就基波和谐波功率的控制策略进行了分析和述评,并且就多台逆变器的管理控制进行了交流微电网逆变器控制策略的探析,希望为研究交流微电网逆变器的专家与学者提供理论参考依据。

光储交流微电网孤岛模式下的改进型主从控制

在光储交流微电网孤岛模式下,合理管控网内功率,实现多储能与多光伏间协调运行是维持系统长期稳定的关键。据此,提出一种改进型主从式光储协调控制策略,首先,对储能设计一种基于荷电状态(state of charge,SOC)的改进型对等控制方法,使多个储能在孤岛情况下可共同支撑交流母线电压,输出功率得到合理分配,稳态下各储能SOC值达到平衡。其次,对光伏设计一种基于交流母线电压信号的自适应功率控制方法,使多个光伏可根据接入点电压频率及幅值自适应调整输出的有功功率和无功功率,能防止储能过度充电并降低储能侧无功输出负担。将上述两种控制方法相结合实现多储能与多光伏间协调运行,协调过程呈现主从关系,通过分析该协调过程,能合理设计网内负荷功耗并引入负荷管理机制。进一步对系统模型进行小干扰稳定性分析可确定控制参数变化对系统的影响。最后,通过基于Rt-lab的硬件在环实验验证了控制策略的有效性。

基于撑网逆变器的交流微电网分布式协调控制

为了解决分层控制体系中下垂控制存在电压调节性能和功率分配的固有矛盾,以及功率分配受线路阻抗影响的缺点,针对基于电网支撑型逆变器的交流微电网,采用扩散算法,提出了一种不依赖下垂机制的分布式协调控制策略:首先引入权重系数以协调各分布式电源所承担的负荷比例;其次,电压调节器、无功功率调节器和有功功率调节器中采用分布式控制,并基于扩散算法,控制功率分配和电压/频率精准调节。理论分析了扩散算法和一致性算法的收敛性能,并通过仿真对比基于传统下垂机制的分层控制策略,和基于一致性算法的分布式协调控制,结果表明:所提基于扩散算法的分布式协调控制策略在线路阻抗不匹配、负荷突变、通信故障、通信延时、变流器故障等情况下,能够同时实现电压/频率的精准调节和功率的精确分配,具有较高的稳定性。

孤岛交流微电网鲁棒自适应H_(∞)补偿控制

微电网稳定运行是可靠供电的有利保障,论文针对带有执行器故障、外部有限能量扰动的不确定孤岛交流微电网系统,提出鲁棒自适应H_(∞)补偿控制的设计方法。所设计的直接自适应状态反馈控制器既可补偿执行器故障和参数摄动的影响,同时也具有良好的扰动抑制能力。算例结果表明所提的控制方法可以有效解决不确定系统在出现执行器故障时,仍能使闭环故障系统一致稳定且具有一定的干扰抑制能力。

基于分散式阻抗判据的多换流器接入交流微电网稳定性分析

对于交流微电网的稳定性分析,传统方法如时域特征值分析或频域的奈奎斯特判据等,在模块化微电网中应用时,随着模型维度增长计算量大大增加,且无法有效指导交流微电网子系统设计和控制参数调优工作。针对这一局限,该文提出一种基于分散式阻抗判据的交流微电网稳定性分析方法,通过Park变换和解耦控制,将交流微电网转化为2个独立等效直流子系统,然后由各子系统的额定母线电压和额定容量推导得出各子系统的恒定阻抗判据。基于所提分散式阻抗判据,可以在实现对系统模块化设计的同时,保证交流微电网的整体稳定性,最后通过MATLAB/Simulink仿真对所提方法有效性进行了验证。

基于分布式拟牛顿法的交流微电网经济运行控制

针对含多撑网逆变器的交流微电网,提出一种基于分布式拟牛顿法的经济运行控制策略,该策略包括电压和无功功率调节器以及频率和有功功率调节器两部分。采用稀疏通信网络交换相邻逆变器的信息,基于等耗量微增率准则,采用拟牛顿法根据本地和相邻节点的信息估算有功功率和无功功率的最优分配量。在电压和无功功率调节器中,无功功率的估算值可作为电流源型逆变器的参考值,或用于产生电压源型逆变器的电压修正项,实现无功功率的最优分配和电压控制。在频率和有功功率调节器中,有功功率的估算值可作为电流源型逆变器的参考值,或用于产生电压源型逆变器的频率修正项,实现有功功率的最优分配和频率控制。6节点交流微电网的仿真结果表明,所提控制策略在实现高质量电压和频率控制的同时,能够实现系统的最优经济运行,具有“即插即用”的能力,且对通信链路故障有较高的鲁棒性。

多BESS交流微电网的SOC控制及仿真

多BESS交流微电网具有高供电可靠性、稳定性和经济性。提出一种多BESS的交流微电网的SOC协调控制策略,给出了交流微电网的结构、BESS建模及SOC估算方法,探讨了储能系统的改进下垂控制方法,通过仿真算例证明该方法能够实现SOC协同控制,有效传统下垂控制频率偏移现象。

基于接地故障类型的交流微电网限流方法的研究

交流微电网通过促进新能源消纳来解决能源危机和环境问题,但其固有的过流能力弱导致其应用十分受限。针对交流微电网的弱过流能力,提出了一种基于接地故障类型的交流微电网限流方法。首先,阐述了单分布式发电网络及其带冲洗滤波器的下垂控制模型,推导了LC滤波器和锁相环的输出参考电压。然后,基于传统瞬时功率理论改进了不同接地故障下的电流表达式,引入E-L方程定义并网逆变器的误差存储函数,进而设计改进无源控制器来改善滤波电流,提高电能质量。最后,通过Matlab/Simulink软件对带有6台分布式发电机的交流微电网进行了仿真研究,结果验证了所提故障限流方法的有效性。

交流微电网逆变器控制策略研究

分布式发电在世界崛起,电力电子设备作为各种可再生能源发电系统和微电网连接接口起着重要的作用,其中逆变器是不可或缺的一部分,其控制策略直接决定了系统运行的稳定性。文章首先对常用交流微电网模型进行了简要的介绍,并对微电网逆变器常用的几种控制策略进行了解释说明,最后对逆变器控制策略的发展进行总结和展望。