分布式发电系统离网运行模式下输出电能质量控制技术

针对分布式发电系统离网运行模式下输出电能质量的需求,以实现不平衡与非线性负载下系统输出稳定幅值和频率电压为控制目标,提出了基于比例积分谐振(proportion integration resonance,PIR)的电压外环控制和预测电流控制(predictive current control,PCC)的电流内环控制的双闭环控制策略,以解决传统的比例积分控制器由于带宽限制而引起离网运行下系统输出电压性能恶化的问题。在此基础上建立了基于永磁直驱风电机组的实验平台,实验结果表明,该控制方案可实现系统在不平衡与非线性负载下具有稳定的电压输出性能,具备优良的负载动态适应能力,可增强分布式发电系统在不平衡与非线性负载下的运行能力。

微网离网运行控制方法研究与仿真

分布式发电具有环保、灵活等特点,但可调度性差,微网形式可解决此问题。微网可并网或离网运行,也可实现两种模式的切换。研究了交流微网离网运行的控制方法,合理设计其控制器,并在MATLAB/SIMULINK中搭建仿真系统,验证了其可行性。

基于RT-LAB的储能系统离网运行控制策略研究

微网离网运行时,要求电压和频率稳定。针对风电和光伏的间歇性波动以及负载的频繁投切特性,微网需要储能系统平衡有功和无功功率。本文首先基于RT-LAB搭建了储能系统离网运行实验平台,然后在传统的V/f单环控制基础上,对比分析了电感电流内环和电容电流内环两种双环控制方法,改进了传统的恒压恒频控制,该控制策略有更好的抗负载电流扰动特性。最后在matlab/simulink环境下进行了仿真,并且在RT-LAB平台上进行了半实物仿真验证,结果表明了提出控制策略的有效性。

户用风力发电系统离网运行控制策略

利用户用风力发电系统开发广大农村地区风能资源,可以有效缓解农村地区用电难问题。通过分析风速、风轮机和永磁同步发电机的数学模型,在电力系统电磁暂态软件平台上建立户用风力发电系统仿真模型,并对户用风力发电系统在离网运行模式下的负载跟踪控制策略进行研究,给出户用风力发电系统离网运行控制策略。仿真结果表明:根据文章所提出的离网运行控制策略,户用风力发电系统能够及时响应风速变化并跟踪负载变化。

对微网中光伏系统在离网运行下的控制研究

在离网型光伏发电系统中,由于光伏发电的不稳定性以及随机性,常常会配备一定容量的混合储能装置,这是整个系统不可或缺的组成部分。本文在分析了光伏发电系统以及混合储能装置的工作特性的基础上,制定了系统控制策略,大建立系统仿真试验模型,并在该模型上进行了带不可变负载扰动及带可变负载扰动下系统动态试验,仿真结果表明该系统的系统配置及控制策略的可行性。

三相逆变器离网运行数学模型的研究与仿真

能源的短缺使得分布式发电备受关注。然而分布式电源接入电网会引起电能质量问题,微网形式的提出则可解决此问题,微网运行模式分为离网和并网两种模式。分析交流微电网离网运行模式下逆变器数学模型,合理设计其控制器,并在MATLAB/SIMULINK中搭建仿真模型,验证其可行性。

离网运行模式下含分布式电源微电网供电可靠性评估

随着分布式电源在电网中的发展应用,微电网作为一种新型的配电网结构,能够在并网运行与离网运行两种模式下灵活切换,保证了微电网中用户在如冰雪灾害,大电网崩溃等极端情况下的电力供应。通过故障树图法建立了微电网离网运行模式下的可靠性模型,结合风险评估理论,根据微电网内各个负荷在不同时段变化的停电严重度的情况,利用蒙特卡洛模拟法计算出在一定时间内离网运行故障率,评估在离网运行模式下微电网的供电能力。

考虑不确定性互补发电的离网运行特性评估

因微电网在离网状态下不能与电网交互功率,只能由自身为负荷提供电能,故对微电网的离网运行特性进行全面分析显得尤为重要。根据微电网发电系统的运行特性,并结合多种评价指标,建立了不同时间尺度下的微电网运行评价指标体系,并对离网型风光水储互补发电系统的运行特性进行分析。结果表明,离网状态下的风光水储互补运行系统在不同时间尺度下具有较高的运行可靠性与稳定性,能实现微电网的安全运行,同时以融合日前1 h尺度调度优化与日内15 min尺度滚动调度优化的两级调度策略也验证了微电网中多种电源在不同时间尺度上的互补性与经济性,为微电网的经济调度提供了参考依据。

离网式风光氢醇一体化系统容量配置运行调度优化及经济性分析

为解决可再生能源消纳及氢能源存储、运输难题,提出一种离网式风光氢醇一体化系统。该系统离网运行,利用风力和光伏发电提供电能;通过蓄电池和储氢罐作为储能和储氢设备,以削峰填谷的方式稳定供应电能和氢能,确保电解槽和甲醇生成设备的稳定连续生产甲醇。以系统总收益最大化为目标构建了风光储氢醇的数学模型,并通过混合整数线性规划算法,结合风光真实数据分析,确定系统最佳设备容量与运行调度。以典型日分析其运行策略及系统能量,最后对所制绿色甲醇经济性分析。结果表明:系统能够根据外界条件的变化,合理切换工作状态,实现系统能量平衡;在满足各项约束条件下,提高了可再生能源利用率,降低了系统制甲醇的平准化成本。此研究为新能源消纳与氢能源利用提出了一条可行技术路线,并可为相关示范项目建设提供指导。

基于储能的微网并网/离网无缝切换技术

储能在可再生能源微网的运行控制过程中具有重要的作用,可以作为微网离网运行的组网电源,维持系统的电压和频率稳定;并可以实现微网离网/并网两种模式的无缝切换。深入分析了包括功率环、滤波电容电压环和滤波电感电流环的储能控制器三环控制策略,以及三环控制策略在微网稳定控制和离网/并网模式无缝切换过程中的控制过程。建立了包含储能、光伏、异步风力发电机和典型负荷的微网仿真与实验平台,结果表明,由于储能的控制作用,微网在离网运行、并网运行、离网/并网模式无缝切换等过程中能够保持良好的电压和频率稳定性,确保微网内重要负荷供电的可靠性。为微网,以及可再生能源分布式发电的规模化发展和高效利用提供了参考。

主从结构微电网逆变器离网全过程平滑切换控制策略

主从结构微电网系统的主逆变器一般采用PQ-V/F控制方法,在非计划孤岛情况下从并网模式切换到孤岛模式会导致孤岛检测期间电压不可控。为解决以上问题,提出了一种基于附加电流控制器和电压保持器的组合式平滑切换控制策略,并网运行时附加电流环与电感电流环共同调节并网电流;孤岛运行时附加电流环退出,电压控制器作为电压外环与电感电流内环共同调节输出电压。孤岛检测期间电压控制器作为保持器,保持孤岛模式下控制器输出量,附加电流控制器与电压保持器配合,共同维持逆变器输出电压,避免了电压越限。仿真和实验结果验证了所提控制策略能够实现非计划孤岛情况下运行模式的平滑切换。

基于改进下垂控制的微电网有功与频率控制策略

在分析传统下垂控制调整系统有功和频率过程基础上,提出了微电网在离网和联网运行时下垂控制的两种改进措施。利用改进控制策略,可以实现微电网离网运行时的频率恢复过程,实现稳态时的无频率偏差运行;联网运行时微网中逆变型电源根据预先设定的有功功率值自动投入运行:对于储能装置,自动转换为吸收有功功率;对于可调型微源,可以发出预先设定的额定有功功率。最后通过Matlab/Simulink仿真验证了所提策略的有效性。

离网条件下的虚拟同步机分布式并联系统暂态稳定分析

虚拟同步机技术的应用,使得分布式电源具有同步发电机特性,可实现离网运行,其可控惯量对离网条件下分布式并联系统的频率稳定和有功振荡有很大的影响。基于离网条件下的虚拟同步机分布式并联系统,以两端输出有功功率振荡为标准,利用李雅普诺夫方法推导暂态能量函数,分析两端惯性时间常数对系统有功振荡的影响。根据分析结果,对暂态期间惯性时间常数进行控制,抑制有功振荡幅度,减小振荡时间,从而提高系统暂态稳定性。最后,利用PSCAD/EMTDC?软件建立模型进行仿真,验证所提方法的可行性。

基于虚拟三相算法的微网三相逆变器控制

针对微电网中非隔离型三电平三相三桥臂逆变器采用传统矢量控制时并网电流总谐波畸变(total harmonicdistortion, THD)和离网时输出电压THD较高、微网缺相故障时无法运行的问题,提出了基于虚拟三相算法的微电网三相逆变器控制。该控制采用基于一阶惯性环节的虚拟三相算法,对逆变器控制所需的电压、电流每一相采样值构造成虚拟的三相对称矢量,并使用所得的虚拟三相矢量进行矢量控制。该控制将逆变器的三相控制分解成为独立的三个单相控制,可在微网缺相时正常运行,基于虚拟三相矢量每个单相控制可实现矢量控制并获得矢量控制带来的高控制精度和快速响应速度,从而减小逆变器并网/离网运行模式时输出电流/电压的THD。采用MATLAB/Simulink数字仿真软件进行了该控制方法实际效果的仿真试验,结果验证了该控制方法的有效性。

离网型风光储系统稳定性测试分析

离网型风光储系统运行过程中的电压和频率是否稳定是整个系统稳定运行的必要条件。以离网型风光储为载体对各分布式电源输出能力以及整体稳定性进行试验分析,验证在离网模式下系统是否能够保证用户供电的稳定性和可靠性。通过由3 k W的风力发电机、3 k W的光伏电池以及1 000 Ah的蓄电池组成的系统进行试验,测量系统在运行过程中不同负荷下的输出特性来检测系统是否稳定。试验结果表明在不同类型负荷情况下系统的输出特性维持稳定,可以满足用户在不同类型负荷下的正常使用。

基于VSG模型的微电网逆变器技术研究

为确保微电网系统在离网状态下对重要负荷的持续供电,模拟发电系统中同步发电机的控制方案,对微电网逆变器的控制性能进行了研究与改进。采用虚拟同步调频系统,结合同步发电机转子运动方程模拟原动机的调速性能并增加自调频控制以满足系统在离网运行状态下由于负荷变动引起的对频率稳定性的要求;同时采用虚拟励磁系统解决了在多机并联运行的情况下,输出无功功率均分对等效输出阻抗的依赖,实现了准确的输出功率均分。通过Matlab/Simulink的仿真调试,验证了所采用方法的可行性。

一种光储交直流微网并/离网无缝切换策略

微网存在并网与离网独立运行两种不同的工作模式,为解决其在两种模式之间的无缝切换问题,本文首先设计微网预同步软件算法,保证交流母线电压相位平稳连续,为并/离网的无缝切换奠定基础。其次,研究微网系统的基本结构和工作模式,结合微网系统并/离网工作模式切换时的外环输出特征,提出一种改进的外环将其应用于储能控制外环以及逆变器控制外环。该改进外环实现并/离网模式切换瞬间输出需求的重置功能,以补偿传统PI调节器切换时因线路潮流变化而引起的超调量,较好地解决了切换过程中交直流母线电压波动问题。最后,利用matlab/simulink建立光储微网系统模型对并/离网模式切换进行仿真验证,运行结果验证了所提改进策略的有效性。

一种不依赖储能的光伏逆变器离网电压型控制策略

提出了一种不依赖储能的光伏逆变器离网电压型控制技术。该控制技术采用两级式光伏逆变器拓扑,前级Boost变换器采用负荷驱动型控制,实现最大功率点以下的源-荷功率平衡;后级逆变器则采用恒压恒频控制,支撑交流母线稳定。该控制策略使光伏逆变器在不依赖储能的前提下,独立支撑母线电压,并迅速调整光伏电池工作点以响应负载需求,保证了光伏逆变器和负载之间的功率平衡。仿真和实验结果表明,该控制技术极大地拓展了光伏的工作范围,提升了分布式光伏的主动支撑能力。

离网型双馈异步风力发电机组最大风能捕获控制研究

针对离网型双馈异步风力发电机组(DFIG)不能实现最大风能跟踪问题,提出一种基于可变负载的最大风能捕获控制方案。基于风机最优功率曲线,检测转子转速计算转矩参考值与发电机电磁转矩反馈值比较,所获误差信号用于控制可变负载,实现最佳功率捕获。同时,针对定子电压易受负载投切的影响,采用定子磁链强迫定向方法,考虑励磁电流暂态过程的影响,结合前馈补偿设计双电流闭环控制器,抑制定子电压扰动。为验证控制策略有效性,在MATLAB/Simulink环境下建立兆瓦级仿真模型,结果表明可变负载可有效实现最大风能捕获,定子输出电压幅值及频率稳定。

基于虚拟阻抗的微电网离网状态改进下垂控制

在有功功率-电压下垂控制(P-V控制)和无功功率-频率下垂控制(Q-f控制)基础上,引入虚拟阻抗环节,使得下垂控制可以应用于阻性低压微电网,并进行了相应的仿真。