微源取能芯片技术及其电子纸应用探索

针对传统电池供电污染高、可靠性差、寿命短等问题,提出微源取能技术原理和实施方案,详细阐述了国产微源取能芯片的技术规格,并介绍室内光取能效果、电力线工频磁场的采集实验数据。结合电子纸显示技术,探索了永久性免布线信息显示系统的应用实践,为微源取能技术进一步的实际应用提供了理论依据和数据参考。

含多微源的微电网控制策略设计

微电网中含有多微源的控制一方面要充分发挥各微源的优势,另一方面要提高微电网的供电质量。为保证风能和光能的利用率,使微电网内的负荷尽可能少地应用来自电网的电能,采用最大功率跟踪法对风力发电和光伏发电微源进行控制;为提高风电场和光伏发电系统并网运行的稳定性,减少功率波动对电网的影响,分别在风电场和光伏阵列的出口处增加储能系统,以有效的调节并网功率,并能在微电网孤岛运行时为系统提供必要的电压和频率参考,吸收和补给风、光互补后的功率,保证重要负荷供电可靠性。在研究设计中,采用永磁直驱风力发电机、双级式光伏发电系统、蓄电池储能系统3种微源作为组网单元,对3种微源进行运行模式转换及孤岛下切/增负荷的建模仿真,结果证明了所提出的控制策略的有效性与可行性。

微源逆变器不平衡非线性混合负载的控制

为解决微电网中不平衡非线性混合负载对微源逆变器输出电压的影响,提出一种混合负载控制策略。通过补偿5、7次谐波和负序不平衡分量,使微源逆变器本地独立运行时,可以带载平衡负载、不平衡负载、整流型非线性负载及相关组合的混合负载。进行谐波和不平衡控制算法的理论推导,对所提控制策略进行仿真研究和实验验证。结果表明,所提控制策略控制效果理想,能够对混合负载提供良好的电力供应。

基于云计算PaaS平台的家庭微源网智能用电互动模式

随着智能用电受到日益广泛的关注及分布式电源和储能装置广泛接入到用户,家庭微源网随之产生,如何针对家庭微源网,使其与电网形成良好的互动成为重要问题。针对以上问题,考虑家庭内部设备之间的互动,提出了家庭微源网用能互动管理系统,该系统基于多网络协议,根据不同家庭设备的特点,采用合适的通信方式实现信息交互;其次根据云计算平台(平台即服务,platform as a service,Paa S),将家庭用能互动管理系统与云计算Paa S平台结合,提出了一种多网络混合的家庭微源网用能互动管理模式。该模式首先利用Paa S平台提供的基本运行环境,为电力公司提供了灵活、广泛的应用程序部署环境;然后通过Paa S平台连接起家庭微源网用能互动管理系统和电力公司,实现了对用户用能信息的处理与预测,可满足智能用电互动的需求。

含多微源的微电网离网运行小信号稳定性分析

建立含同步发电机和逆变器微源接口的微电网小信号分析模型。各微源接口首先在本地坐标系上建模,模型忽略同步发电机定子磁链和逆变器电流环等快速动态过程,然后通过网络方程将微源接口和负荷变换到统一旋转坐标轴,最后线性化得到微电网小信号分析模型。利用模型分析微电网离网运行时电压源换流器分别采用PQ下垂控制和PV下垂控制策略时同步机网络参数及控制器参数变化对微电网稳定性和动态特性的影响。采用MATLAB/Simulink构建时域仿真模型进行仿真研究,验证了所建模型的可行性。

微源逆变器多模式运行协调控制策略研究

针对微源逆变器运行过程中存在的无缝切换及负荷功率分配问题,提出一种新的协调控制策略。该策略由直接电压内环、虚拟阻抗环和功率外环构成,其中直接电压内环采用自适应三阶滑模控制,将逆变器始终控制为电压源,避免运行模式变化时内环控制策略的切换,同时提高逆变器的动态性能和抗干扰性能;在分析逆变器闭环等效阻抗及其对功率分配影响机理的基础上,针对不同功率等级逆变器设计虚拟阻抗系数,使其输出阻抗呈阻性并满足功率分配的要求;最后利用下垂特性分别设计功率外环,从而实现并网运行时基于下垂控制的间接恒功率控制和离网运行时的无线对等控制。仿真和实验结果验证了控制策略的有效性。

孤立微网中微源的黑启动能力

从各微源特性出发对微源的黑启动能力进行了深入的研究,应用贝叶斯决策网制定了根据效用值选取微网黑启动主参考源的优化策略.在MATLAB/Simulink平台搭建了燃气轮机、蓄电池、光伏和风力发电模型,通过仿真试验对比了各个微源的黑启动能力,并通过算例验证了贝叶斯优化决策方法的可行性.分析结果表明,微型燃气轮机与蓄电池由于其良好的功率输出能力与输出电压的稳定性,是良好的微网黑启动源,光伏发电与风力发电由于受外界影响较大而不适合作为黑启动源.

微电网中微源逆变器带混合负载控制

为解决微电网中不平衡非线性混合负载对微源逆变器输出电压的影响,提出基于改进型重复控制的并联双环控制策略。采用PI控制与重复控制并联的复合控制结构,并对重复控制器进行改进,使其可以实现无静差控制,有效提高系统的控制精度,实现带载大功率混合负载时较好的控制效果。提出的基于重复控制的并联双环控制策略中,改进型重复控制器决定系统的稳态精度,PI控制器决定系统的动态响应速度。对提出的控制策略进行了仿真和实验研究,结果验证了本文所述控制策略在不平衡和谐波控制及系统稳定性方面的有效性和可靠性。

微源本地不平衡负荷控制策略分析

针对未来高渗透率的微网结构中,大量民用单相负荷的供电会导致微源本地不平衡问题,分别利用跟踪法、补偿法和滑模控制3种控制策略进行研究。选择每种控制策略的控制传递函数,并进行相关理论推导,根据其控制策略搭建各系统模型,调整控制参数得出每种控制的理想控制结果。针对每种控制策略,在相同的硬件结构和控制参数情况下,进行了微源本地带平衡负荷和不平衡负荷的研究。根据结果分析比较得出:3种控制方法均能实现在平衡负荷和不平衡负荷情况下的理想控制;从控制效果看,补偿法有较好的控制性能;从控制方法上看,滑模控制方法更加简单实用。

基于微源控制-小波神经网络的微网功率预测

针对可再生能源发电具有功率周期变化与对环境敏感的双重性,提出将微源控制（MSC）用入分布式电网功率预测的小波神经网络模型学习算法。该算法在灵活处理功率局部与周期特性的基础上,结合环境因素对功率变化的影响,引入关联因子优化权重,得出最终预测结果。通过对实际微网系统的仿真测试,并与BP神经网络与GRNN模型进行比较,研究结果表明：MSC-WNN模型在三次测试中相对误差均在-1%-1%以内,说明了其具有较高预测精度和良好的鲁棒性能。

改善电压质量的逆变型微源串并联入网研究

针对带高渗透分布式发电的配电网电压质量问题,提出通过逆变型微源注入功率来调整配电网电压。比较分析了配电网存在不同电压质量问题时,逆变型微源系统在并联入网和串联入网两种方式下的功率需求;分别仿真与实验研究了采用对称分量法控制策略的逆变型微源并联入网方式和采用基于d-q变换的电压电流双闭环控制策略的逆变型微源串联入网方式,结果表明,两种方式均可不同程度地改善电压质量问题,若针对不同的配电网电压质量问题选择适当的入网控制方式,可降低功率需求,并达到更好的控制效果。

微源逆变器双环控制策略

为解决微电网中非线性负载对微源逆变器输出电压的影响,提出基于重复控制的双环控制控制策略。采用PI控制与重复控制并联的复合控制策略,并对重复控制器进行改进,使其可以实现无静差控制,有效提高系统的控制精度,实现带载大功率非线性负载时较好的控制效果。提出的基于重复控制的双环控制策略中,改进的重复控制器决定系统的稳态精度,PI控制器决定系统的动态响应速度。对提出的控制策略进行了仿真和实验研究,结果验证了本文所述控制策略在谐波控制及系统稳定性方面的有效性和可靠性。

基于EEMD的MMC串联结构微电网微源动态冗余控制策略

为提高MMC串联结构微电网系统的可靠性,研究一种基于集合经验模态分解(Ensemble Empirical Mode Decomposition,EEMD)的微源动态冗余控制策略。介绍了系统在非故障运行时,通过微源原始功率EEMD分解、微源子模块选择、控制信号扩展与分配三个步骤实现微源动态冗余控制。系统在故障运行时,先将故障微源子模块剔除,再按照非故障运行状态运行。最后,以A相上桥臂所有微源子模块为例,验证了该策略不仅可以实现微源动态冗余控制,而且能够提高微源的利用率。同时对系统有冗余和无冗余情况下,微源子模块发生故障时的输出电压进行了仿真分析,结果证明了所提动态冗余控制策略的可靠性和有效性。

改善配网电压质量的逆变型微源控制策略研究

高渗透率下分布式发电系统所带来的能量流波动是中低压配电网中引起电压质量问题的根本原因。通过逆变型微源注入有功功率调整电压,可以有效改善配电网电压质量的问题。针对分布式发电系统中的逆变型微源进行了建模分析,研究了非对称负载情况下采用对称分量法的控制策略,并进行了仿真分析和实验验证。结果表明,所提出的控制策略控制效果理想,能够明显改善配电网的电压质量。

含有微源逆变器串联子系统的微电网结构研究

鉴于串联子系统的诸多优点,研究了一种含有微源逆变器串联子系统的微电网结构。介绍了该微电网结构,并分析了逆变单元发生故障时冗余串联子系统的接入方式;对该结构中混合型微源的直流变换环节进行控制以维持直流链电压的稳定;以含2个串联子系统的孤岛微电网为例对直流链电压的稳定控制及逆变单元发生故障由冗余串联子系统提供电压支撑进行Matlab/Simulink仿真分析,结果验证了该微电网结构的可行性。

多台具有谐波补偿功能微源逆变器的协调控制

研究了微电网中多台具有谐波补偿功能的微源逆变器之间的协调控制。给出了交流微电网的结构以及具有谐波补偿功能微源逆变器的拓扑。通过将并网供电参考电流和谐波补偿参考电流叠加的方法得到微源逆变器的参考电流。研究了各微源逆变器在完成自身并网供电的前提下,根据其剩余容量按比例对谐波补偿的协调控制策略。采用Matlab/Simulink验证该文所研究的协调控制策略的正确性和有效性。

具有谐波补偿功能的微源逆变器控制研究

对一种具有谐波补偿功能的微源逆变器进行研究,即在一套逆变装置上同时实现并网和谐波补偿两种功能。首先,将谐波补偿量引入逆变器控制中,实现谐波补偿功能。并且逆变器直流侧的储能装置,可保证对谐波电流进行长时间补偿。其次,依据逆变器容量、发电单元输出及谐波功率,控制逆变器工作在最佳状态。最后,利用Matlab/Simulink验证所设计逆变器的可靠性及控制的有效性。

基于模型设计的孤岛微源逆变器快速开发

以实现孤岛微源逆变器的快速开发为研究目的,采用具有高可靠性的比例积分(PI)控制算法实现孤岛微源的V/F双闭环控制器。利用粒子群优化(PSO)算法对PI控制参数进行全局优化设计,通过Simulink仿真验证了控制算法与控制参数的有效可行性。然后基于模型设计开发方法完成控制器代码的自动快速生成,缩短从仿真到编程调试的开发周期。最后搭建了一台孤岛微源系统,并进行了相关实验。

一种适用于微电网黑启动的改进微源电压控制策略

孤岛运行的微电网故障后,系统的重新恢复供电关系到微网能否安全稳定运行。文章根据光储微电网中各微源的特性以及黑启动微源的选取原则,选取合适的黑启动电源。为了让黑启动电源在系统恢复初期更好地为微网交流母线提供电压频率支撑,提出一种适用于微电网黑启动的微源电压控制策略,通过改进微源下垂特性,实现微电源输出电压从零开始上升建立电压的过程,确保配电变压器的零起升压功能。最后,在PSCAD仿真平台上搭建了相应模型进行仿真,结果表明,所提电压控制策略有效支撑了微网孤岛运行的电压频率,提高了微网的安全稳定性。

含微源配电网的运行特性研究分析

与传统大电网发电技术相比,含微源配电网利用可再生能源为主的分布式发电技术,通过并网与离岛的自由切换,实现内部电源和负荷的一体化运行,提高系统可靠性,满足用户侧电能质量及可靠性的需求。微源种类不同,接入电网的方式及控制策略也不相同,对电力系统的影响也随之变化。微源是现代电能供应的有力补充,含微源的配电网是新世纪电力系统发展的趋势。