基于自适应虚拟阻抗和相位补偿的改进下垂控制

由于微网中线路阻抗呈非纯感性,且线路阻抗与分布式电源容量不匹配,导致有功功率和无功功率之间强耦合且功率不能按容量进行分配。文中在利用下垂控制时,在传统虚拟阻抗的基础上进行改进,提出了一种自适应虚拟阻抗控制策略,降低了功率之间的耦合关系,并可使无功功率按容量分配。但由于下垂控制的特性和虚拟阻抗的利用,导致了电压和频率的偏移,因此增加了电压补偿控制和改进的相位补偿控制,使输出电压、相位、频率均和参考值一致,最后通过小信号稳定性分析和仿真验证了文中所提控制策略的合理性和有效性。

基于自适应虚拟阻抗的逆变器并联控制策略

低压微网中,各并联逆变器之间的连接线路因长度、损耗等不同导致各逆变器并联线路阻抗存在明显差异,在常规下垂控制下,各并联逆变器间有功功率存在无法均分的问题。针对上述问题,提出了一种基于虚拟阻抗的自适应控制策略。首先,以逆变器功率传输特性与阻性下垂控制方程为基础,分析并联逆变器在线路呈阻性时有功功率分配不均的原因;其次,在传统定值虚拟阻抗基础上,通过引入并联逆变器的输出功率差构造虚拟阻抗,自适应地补偿线路阻抗差异,在不获取本地线路阻抗参数的情况下实现功率均分;最后,在MATLAB/Simulink仿真平台上建立逆变器并联系统的仿真模型,进行验证和分析。结果表明,所提方法能有效实现逆变器间有功和无功功率的均匀分配,且适用于本地负载不同的情形。基于自适应虚拟阻抗的控制策略改善了并联逆变器间功率的均分水平,可为低压微网中并联逆变器功率控制的优化设计提供参考。

基于自适应虚拟阻抗多换流器微电网切换运行控制策略研究

当前分布式能源大量的接入电网,对电网稳定性的冲击日益加剧,如何友好的接入电网,针对这一问题,提出基于自适应虚拟阻抗的多换流器微电网切换运行控制策略。本文构建由风光储组成的多换流器微电网结构,来验证基于自适应虚拟阻抗的多换流器微电网切换运行的稳定性,并在大型电磁暂态软件PSCAD/EMTDC中搭建微电网系统模型,开展研究。

基于自适应虚拟阻抗控制的孤岛微电网电能质量优化策略

随着大量不对称负载以及非线性负载的接入,孤岛微电网的电能质量问题日益凸显,如何合理分配不平衡和谐波功率成为关键。目前提出的分配策略多致力于实现谐波和负序电流的均分,降低过载风险,但忽略了不同逆变器改善电能质量的差异性。为此,以充分利用逆变器的剩余容量为核心思想,文中提出了一种以改善微电网电能质量为目标的功率分配策略。所提控制策略将剩余容量与输出的非基频功率之差作为输入,自适应调节基波负序和主导谐波频率处的虚拟阻抗,从而保证了逆变器在稳态工况下不过载,并为谐波电流和负序电流分别提供阻抗尽可能小的流通路径,达到改善微电网电能质量的目标。为保证虚拟阻抗调节的稳定性与快速性,基于根轨迹分布确定了虚拟阻抗稳定域范围,并提出了一种改进的变参数积分控制方法。最后,通过仿真和硬件在环实验验证了所提控制策略的可行性与有效性。

自适应虚拟阻抗的不平衡负载功率均分控制

多逆变器并联是解决系统扩容、电源互为备用、增强供电安全性的重要手段。此处针对各逆变器之间的空间跨度大、系统参数不一致以及功率分配不均等引起的母线电压波动、设备过载保护甚至损坏等突出问题,以两并联逆变器为例建立了改进传统下垂控制数学模型并推导了相应环流计算公式,分析了不平衡负载以及非线性负载接入对系统的影响,提出了一种正负序电压分量的自适应虚拟阻抗多环功率解耦控制算法。采用基于模型的解析方法探寻电压与功率两者关系机理;利用对称分量法将电压的正、负、零序分相进行控制,满足电压平衡需求;设计自适应虚拟阻抗控制策略,减小母线电压幅值和频率波动,提高功率分配精度,最后采用仿真和实验手段予以验证。

考虑自适应虚拟阻抗的微电网分布式功率控制策略

针对低压微电网中,采用传统有功功率—电压幅值下垂控制的分布式电源在阻抗不匹配时难以按照下垂系数合理分配负荷有功功率的问题,提出了一种基于自适应虚拟阻抗的分布式功率控制策略,有效补偿了不匹配的馈线阻抗引起的电压降差异,实现了负荷功率的合理分配。所提策略基于多智能体一致性理论,构建了分布式的控制结构,各分布式电源仅需使用本地和相邻电源的功率信息对虚拟阻抗的模进行自适应调节,避免了对全局信息的依赖。通信网络拓扑中包含生成树的系统需求易于通过稀疏网络实现。同时,根据输出功率因数调节虚拟阻抗的阻抗角,增强了系统的鲁棒性。仿真结果证明了所提策略的有效性和可行性。

孤岛微电网自适应虚拟阻抗控制策略

受到馈线阻抗不匹配等因素的影响,孤岛微电网在传统的下垂控制下难以按照下垂系数合理分配负载无功功率。为了提高孤岛微电网无功功率分配精度,本文提出一种自适应虚拟阻抗控制策略。该策略根据由通信获取的无功功率参考值自适应调整虚拟阻抗的大小,以补偿馈线间电压降的不匹配,从而实现精确的无功功率均分。该策略不需要测量馈线阻抗参数且对通信的可靠性要求不高。当自适应虚拟阻抗在当前负载条件下已经调节完成时,即使通信中断也能实现精确的无功功率均分。若通信中断时负载发生变化,无功分配精度会降低,但仍优于传统的下垂控制策略。在Matlab/Simulink中建立了20 kV·A微电网模型,通过仿真结果验证了所提控制策略的有效性和可行性。

基于自适应虚拟阻抗的牵引辅助逆变器并联控制

针对传统下垂并联控制法因各列车辅助逆变器线路阻抗不一致导致系统环流较大、功率分配不均及负载电压跌落问题,提出一种基于自适应虚拟阻抗的下垂并联供电控制策略。详细分析列车辅助逆变系统传统下垂并联控制策略及辅助逆变器输出阻抗对系统性能的影响,采用自适应虚拟阻抗对列车辅助逆变器并联供电系统中各模块输出线路阻抗进行调整,使其接近一致,抑制因线路阻抗差异导致的并联供电系统环流,实现功率均匀分配的有效控制。以电压跌落补偿方法解决因线路阻抗及虚拟阻抗引入导致的负载电压跌落问题,并最终设计列车辅助逆变器并联系统双闭环解耦控制结构,实现系统中电容电感元件的解耦控制。仿真和降功率实验系统测试表明,所提控制策略具有有效性与可行性。

基于自适应虚拟阻抗的微电网功率控制策略

为实现微电网孤岛运行时负载功率能在各个逆变器间均衡分配,文章提出了一种基于MSOGI(多二阶广义积分器)谐波检测及自适应虚拟阻抗的控制方法,通过将无功、谐波及不平衡功率作为扰动注入到频率环中并对所产生的有功扰动进行积分,从而动态地调整基波正序、负序及典型次数谐波的虚拟阻抗。仿真和实验结果证明,该方法可在各线路阻抗不同且未知的情况下,使各分布式电源间的无功、谐波及不平衡功率达到精确均分。

含同步机微网中基于解耦下垂的自适应虚拟阻抗控制

在微网中,由于下垂控制逆变器的功率爬坡速度快于同步机,逆变器的带载能力受到限制;同时,低压传输环境导致传统下垂功率控制失败,危及系统稳定性。考虑低压微网阻感性传输线路,根据逆变器输出电流的越限情况与中央控制器的调度命令,该文在逆变器解耦下垂控制基础上构造了自适应虚拟阻抗,并据其变化强度调节功角进行协同控制,提高逆变器与同步机的功率均分程度与限流稳定性。最后,通过建立小信号模型分析虚拟阻抗大小对系统输出特性的影响。仿真和实验验证了提出控制策略的有效性。

基于自适应虚拟阻抗的虚拟同步机功率解耦控制策略

伴随着分布式能源渗透率的提高,电力系统中同步发电机的装机比例逐渐减小,电力系统的稳定性日益受到挑战,其稳定性分析方法与提高措施均亟待研究。虚拟同步机(VSG)能够在一定程度上为系统提供惯性和阻尼,被视为提高系统稳定性的重要措施。然而,VSG通常接入中低压配电网,不仅呈阻感特性的线路阻抗会造成功率耦合,而且功角过大也会造成功率解耦控制困难。文中分析了线路阻抗及功角所造成的功率耦合机理,并通过建立VSG并网时功率与频率的响应模型,发现有功功率的大幅度增加或电网频率下降都会造成功角变大、无功功率控制出现显著偏离的情况,为此提出了基于自适应虚拟阻抗的VSG功率解耦控制策略。最后,利用PSCAD/EMTDC搭建VSG并网模型,验证了所提出解耦控制策略的正确性与有效性。

基于自适应虚拟阻抗改进无功环路的虚拟同步功率解耦控制策略

随着分布式能源高渗透率地接入电网,虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)控制技术得到了广泛的应用。但是典型VSG系统在并网工作时存在功率耦合问题,尤其在中低压线路阻抗呈阻感特性的情况下其耦合程度明显加强,严重影响系统控制性能。在传统虚拟阻抗功率解耦控制的基础上,通过建立控制系统的小信号模型,从抑制由功率耦合造成的输出电流波动的角度提出了一种基于虚拟阻抗改进无功环路的虚拟同步功率解耦控制策略。同时,针对系统各类运行工况,引入自适应虚拟阻抗概念,以估算某一具体工况下的稳态工作点实时修正虚拟阻抗设定值,进一步提升了控制系统在不同工况下功率解耦的可靠性。相关的理论分析通过PLECS仿真平台得到了验证。

负载均流的自适应虚拟阻抗下垂控制方法

为实现直流外电网系统的负载均流,提高系统稳定性,在考虑线路阻抗的前提下,提出一种基于自适应虚拟阻抗的下垂控制方法.该方法根据输出下垂特性和虚拟阻抗原理,将负载电压、电流等代入虚拟阻抗算法,对所得虚拟阻值进行适当修正,实现了虚拟阻抗的自适应修正,能够有效改善负载均流效果.在搭建的实验平台上与传统下垂控制、传统虚拟阻抗下垂控制进行实验测试与对比,结果表明:传统虚拟阻抗下垂控制方式和自适应虚拟阻抗下垂控制方式均能将负载电流差异抑制在0.04 A内,各并联单元输出电流差异小;自适应虚拟阻抗下垂控制方式的负载调整率为0.1%,具有更低的负载调整率;综合考虑输出电流差异、负载调整率、母线电压等因素,自适应虚拟阻抗下垂控制方式具有良好的负载均流优越性和系统稳定性.

基于自适应虚拟阻抗的改进下垂控制器设计

微电网在孤岛运行模式下,系统中各分布式发电单元由于输出线路阻抗差异,导致输出功率难以进行合理分配,影响系统的稳定性。为实现孤岛微电网中各分布式电源在输出阻抗不匹配情况下能合理按容分配功率,分析了并联逆变器功率分配的影响因素,提出了一种基于自适应虚拟阻抗的改进下垂控制策略,并通过收敛性分析验证了其可行性。该策略根据功率分配比偏差,自适应调整虚拟阻抗与电压相角,从而实现功率按容分配。仿真及实验表明,所提改进下垂控制策略能实现各分布式电源输出功率的合理分配,且克服了传统下垂控制中功率分配对母线电压角频率的影响,提高了系统的稳态性能。

基于自适应虚拟阻抗的DC-DC变换器均流控制

在多DC-DC变换器并联系统中,经常采用环流反馈回路中引入虚拟阻抗的均流方法,此方法精度高且成本低,但当系统负载突变时均流精度会降低.针对虚拟阻抗法在负载突变时均流精度降低的问题,提出一种自适应匹配虚拟阻抗值实现均流的方法.仿真结果表明,在负载突变时自适应虚拟阻抗匹配法具有很好的均流效果,且不影响并联系统的稳定性和输出特性.

基于自适应虚拟阻抗的交流微电网无功功率—电压控制策略

微电网作为分布式电源的有效载体,是分布式能源合理利用的有效途径。而在微电网中,由于物理线路阻抗不匹配等因素的影响,传统的下垂控制难以合理分配无功功率。为了改善无功分配的精度,提出一种基于自适应虚拟阻抗的微电网无功功率—电压控制策略。该方案在传统的虚拟阻抗基础上叠加自适应项,从而修改电压参考值;同时,通过电压恢复机制来补偿由此造成的输出电压的降低。仿真和实验结果实现了负荷有功和无功功率的合理均分,从而验证了所提控制策略的可行性和有效性。

基于自适应虚拟阻抗的微电网分布式电源控制

针对直流微电网中线路阻抗不匹配时,传统下垂控制不能有效实现不同分布式电源之间电流的合理分配的问题,提出了一种基于自适应虚拟阻抗的分布式控制策略。各分布式电源基于一致性算法,利用本地和相邻电源的虚拟阻抗值和电流信息自动调节等效输出虚拟阻抗值,实现了负荷电流的合理分配。同时,在所提控制策略的电压环节增加了电压补偿控制器,通过动态调节下垂控制器的电压参考值,补偿不匹配的馈线阻抗引起的电压偏差。最后,利用MATLAB/Simulink搭建仿真模型,仿真结果验证了所提控制策略的有效性。

不同容量微网逆变器的自适应虚拟阻抗运行策略

对不同容量微网逆变器的功率控制策略展开研究。提出适用于不同容量微网逆变器的自适应虚拟阻抗策略,通过有功功率反馈自适应地调节虚拟阻抗取值,使总的线路阻抗比朝接近逆变器容量反比的方向变化。通过理论分析证明,在增加相同虚拟阻抗取值条件下,自适应虚拟阻抗策略相比常规虚拟阻抗策略可以获得更好的功率分配效果。仿真和实验结果验证了理论分析的正确性和有效性。

基于模糊自适应虚拟阻抗的微电网无功功率均分控制策略

当孤岛交流微电网中分布式电源的等效线路阻抗不一致时,运用下垂控制无法合理地分配无功功率,进而带来环流问题。为解决该问题,本文提出了基于模糊自适应虚拟阻抗的改进下垂方法。中央控制器计算各逆变器之间的无功差值和无功差值的变化量,然后发送到各逆变器进行本地控制。模糊控制器采集逆变器的无功信息自适应调整虚拟阻抗,以补偿因等效线路阻抗不一致引起的电压降落差,从而实现无功均分。同时为了应对逆变器输出端电压跌落问题,引入电压补偿环节,使输出电压恢复为额定值。最后通过MATLAB/Simulink仿真验证了所提出控制策略的有效性。

基于自适应虚拟阻抗的不同容量微源逆变器下垂控制改进策略

孤岛型微电网中线路参数的不匹配会导致常规下垂控制不能实现对公共负荷功率的合理分配。针对不同容量逆变器并网系统中功率分配和环流的问题,通过分析多逆变器并联原理得到均分功率和抑制环流的各参数条件,提出自适应虚拟阻抗改进下垂控制策略。该策略通过在电压、电流双闭环控制中增加自适应虚拟阻抗环节,利用无功功率反馈自适应的调整虚拟阻抗值来实现线路阻抗与容量比呈反比例,从而改善线路阻抗不匹配造成的母线电压跌落,实现均分功率和抑制环流的目的。在此基础上,利用小信号模型分析虚拟阻抗系数对系统稳定性的影响并确定其合适的系数值。最后利用MATLAB搭建孤岛型微电网模型,仿真可知,采用所提策略后,系统输出功率被按比例分配,2个逆变器电压一致,环流被抑制在0.8 A以内,证明该策略能够有效提高功率均分的精度和电网电能的质量。