基于多目标协调的混合储能功率自适应分配方法

混合储能具有良好的功率可控特性,在孤岛微网中常被用作功率缓冲器,补偿分布式电源和负荷多变的功率潮流.围绕储能的功率响应问题,本文设计了混合储能的功率控制方案,并提出了一种基于多目标协调的子单元功率自适应分配方法.首先基于对母线功率供求平衡关系的分析,设计了主从并联型储能功率控制方案.其次利用积分器的“时空调零”特性,实现了子单元的功率自主分配;基于此,考虑了不同荷电状态(SOC)下储能最大充放电功率的差异,设计了子单元的SOC分层管理和多目标功率协调策略.仿真结果表明,所提策略实现的功率分配效果满足子单元的功率响应特性;随着超级电容SOCscn偏移加深,所提策略对SOCscn的优化能力越强,初始SOCscn为97%时能提高10.10%的优化性能,这保障了超级电容作为电压源的功率输出能力;所提策略降低了超级电容常态下的蓄电池的输出深度,蓄电池的最大功率深度降低了46.70%,这提高了蓄电池的使用寿命.

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。

基于下垂系数步长自适应的下垂控制策略

分布式发电系统输出功率有很大的随机性,当接入采用下垂控制的微电网时,会导致孤岛微电网母线电压产生波动,这会对接入微电网中的负载产生不良影响。为了抑制分布式发电系统输出功率波动引起的微电网母线电压波动,提出了一种基于下垂系数步长自适应的下垂控制策略,并进行了仿真和实验验证。实验结果表明,在接入分布式发电系统后,采用基于下垂系数步长自适应的下垂控制策略的微电网能够有效维持自身的稳定。

光储微电网孤岛系统的储能控制策略

分析了微电网孤岛系统稳定运行、能量供求平衡的机理和常规的微电网孤岛能量管理控制策略,提出一种新型超级电容与蓄电池混合储能系统的功率自适应控制策略,通过对混合储能系统进行上层的能量管理控制,使超级电容和蓄电池输出功率得到合理分配,以满足微电网孤岛运行时的电能质量要求和负荷的功率需求,并且能够提高系统全寿命周期经济性。最后建立了微电网孤岛系统的仿真模型,利用PSCAD/EMTDC仿真验证了所提策略的有效性,该控制策略优化了蓄电池的工作过程,延长了蓄电池使用寿命,并且不需要数据采集和通信环节,提高了微电网孤岛系统运行的可靠性和稳定性。

逆变器并联的自适应滑模全局鲁棒电压控制方法

针对孤岛微电网非线性负载产生的谐波电流扰动和逆变器滤波参数摄动,使得经典的比例–积分–微分电压控制器难以实现对逆变器满足精度的控制,文中设计一种自适应滑模全局鲁棒电压控制器。该控制器对逆变系统负载电流扰动和滤波参数摄动采取自适应预测,使得控制系统具备全局鲁棒性。另外,负载电流扰动的自适应预测,在保证控制系统稳定性前提下,能够实时调节输入电压控制信号的切换增益,从而限制了输出电压的抖振。仿真和实验结果表明:该策略降低了逆变系统输出电压的抖振、谐波畸变率、稳态跟踪误差以及并联逆变器之间的环流,提高了逆变系统输出电压的动态调节能力及抵御滤波参数摄动的能力。

基于慢同调的自适应主动解列控制(二):实用慢同调区域划分方法

首先引入广义特征分析技术,针对含负荷节点的电力系统设计慢同调分群算法。在对发电机和负荷进行慢同调分群的基础上,提出考虑系统拓扑信息和功率平衡约束的电力系统慢同调区域划分方法。在IEEE-118节点系统上进行了算例测试,测试结果表明,所提方法的慢同调区域划分结果是合理的,能够满足自适应主动解列控制实用化的需要。

微电网孤岛运行混合储能自适应控制策略

蓄电池/超级电容器混合储能系统综合了超级电容器高功率密度和蓄电池高能量密度的优势,是储能技术未来发展方向之一。针对平抑微电网直流母线电压波动的应用需求,研究了蓄电池/超级电容器混合储能系统,建立了微电网孤岛运行状态混合储能系统等效电路模型。为充分保证混合储能系统整体性能,提出一种主从双环结构自适应控制策略,系统依据所设置的不同开环截止频率,对母线功率波动进行自适应响应,完成上层的功率自适应调节并使之平衡。针对负载电流不易测量的问题,提出基于扩张状态观测器的方法对其进行虚拟测量。仿真分析结果验证了所提控制策略的有效性与可行性。

多微源独立微网中虚拟同步发电机的改进型转动惯量自适应控制

多微源独立微网中,传统下垂控制的输出频率动态响应速度快,虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)控制可改善频率响应特性,但无法兼顾功率和频率的动态调节性能。针对此问题,提出一种改进的转动惯量自适应控制(improved adaptive control of inertia,IACI)。首先,在同步旋转坐标系下建立VSG数学模型,并分析转动惯量对VSG输出特性的影响;其次,在VSG控制的基础上通过在转动惯量控制中引入频率变化量形成VSG转动惯量自适应控制,并给出频率跟踪系数、转动惯量和阻尼系数等参量的整定方法;最后利用Matlab/Simulink对比VSG控制和IACI控制在VSG并入微网和负载扰动条件下的有功和频率响应曲线,在由两台1k W的VSG组成的独立微网实验平台上进行实验验证,结果表明所提控制策略可避免VSG并入微网过程中的有功振荡,且可以有效优化频率响应曲线。

结合同步锁相的光伏并网发电系统孤岛检测技术

反孤岛效应是光伏并网发电的必备功能。结合并网电流的锁相同步控制,提出一种新的孤岛检测方法——自适应PWM周期扰动法。该方法等效于对频率和相位同时进行扰动,实现了与同步锁相算法的统一处理。基于PSIM仿真软件平台对控制算法进行了仿真,试制了6kW的并网逆变器实验平台和控制板。仿真和样机实验结果均表明该方法可快速检测出孤岛状态、无检测盲区且对并网电流的锁相同步没有影响。

注入三次谐波扰动的分布式光伏并网逆变器孤岛检测技术

针对现有主动式孤岛检测方法中注入的高次谐波会导致检测变慢及偶次谐波不易消除等问题,提出了与同步锁相技术相结合的新型孤岛检测方法。首先在αβ坐标系下构建了频率自适应锁相器,用于快速准确地捕获电网相位;然后研究了一种通过相位扰动实现三次谐波分量注入的具体方法,并确定了扰动系数的选择依据,同时借助具有高速运算性能的滑动Goertzel滤波器对公共耦合点处的三次谐波电压进行提取,以便能快速检测系统是否发生孤岛。最后通过仿真及实验验证了所提方法的可行性和有效性。

模型参考自适应PID控制下的孤岛微网电压控制

为降低环境及负载波动等外界扰动对孤岛微网的影响,提升孤岛微网控制系统的性能,引入模型参考自适应PID控制方法。针对孤岛微网的单相和三相结构,设定某一参考模型,使系统受控输出与模型输出保持一致,但扰动的存在使得两者之间的误差不可避免。为补偿外界干扰带来的影响,通过自适应环节对参数进行在线调整,基于麻省理工学院MIT(Massachusetts Institute of Technology)律,逐步优化控制系统的性能指标并使其最小化,随后推导了Lyapunov稳定性。仿真研究表明,所提控制器在负载波动等干扰下具有较好的控制性能,满足孤岛微网系统对稳定性、鲁棒性和高精度控制的要求。

孤岛微电网逆变器不平衡负载下的控制策略

提出一种孤岛微电网逆变器在不平衡负载下的控制策略,采用分序网络解耦控制,在虚拟同步发电机(VSG)控制的基础上引入自适应负序补偿环。对三相负载不平衡下的电路进行分析,得到逆变器分序网络等效电路和逆变器间负序环流产生机理。通过分序网络解耦控制得到电压环参考电压各序分量,引入分序网络虚拟阻抗改进逆变器各序输出阻抗。正序网络采用VSG控制实现正序调频调压和电流的自主分配,负序网络加入负序补偿环抑制微电网三相电压负序分量。详细分析了微电网电压负序分量与负序补偿系数和逆变器输出电流负序分量的关系。负序补偿环采用自适应控制,在实现微电网三相电压平衡的同时根据逆变器额定容量自主分配输出电流负序分量。建模仿真结果验证了所提控制策略的有效性。

电力系统的自适应解列控制

基于预决策和事件检测的紧急控制可适当考虑第三级标准中一些故障场景明确的极端严重故障形态,但不能代替第三道防线。基于系统设计理念、采用全局实时信息的失步解列控制系统是解决复杂电网解列控制适应性的方案。此外,应深入研究联络线处于非振荡中心时的解列控制的机理和判据,以及大受端系统以防止频率和电压崩溃为目标的解列控制技术。提出了电力系统自适应解列控制系统(AICS)的分层分布式体系结构,以满足失步振荡中心迁移和多区域同时失步时的解列控制要求。

逆变型微电源孤岛模式下的控制策略

针对微电网孤岛运行模式下的传统下垂控制依赖于下垂系数、网络的动态特性的不足,对其进行改进。采用自适应前馈补偿对微电源和微电网其他部分进行动态解耦,以提高动态系统的稳定性和鲁棒性。采用小信号模型进行稳定性分析,增加了递推最小二乘估计算法来估计系统运行点,使控制系统具有自适应特性。该控制策略适用于多逆变型微电源并联运行和功率均分。利用MATLAB/Simulink建立微电网仿真模型,仿真结果表明所提出的控制方法在微电源为可再生能源发电和微电网内部动态特性变化时,可以较快响应并能防止系统发生振荡。

交直流混合微电网互联变流器改进控制策略

互联变流器是交直流混合微电网的重要组成部分,需要承担交流微电网与直流微电网间的功率分配任务,需要具有良好的动态性能。针对孤岛模式下传统下垂控制的互联变流器存在惯性小、系统瞬态性能差的问题,提出了基于自适应下垂控制的互联变流器控制策略。在下垂系数中引入交流微电网频率的倍数与直流微电网电压差值的微分量,动态增加系统惯性,提高系统瞬态性能。在此基础上,为了避免互联变流器整流与逆变模式的频繁切换,提出滞回控制方法,提高了系统的稳定性。最后,Matlab/Simulink仿真结果表明,孤岛模式下自适应下垂控制方法能够有效增加系统的惯性,提高系统动态过程的稳定性。滞回控制方法可以有效减小死区加入导致的交直流两侧功率分配偏差。

利用多功能模型参考修正的自适应PID控制器设计

基于参考模型和控制参数,文章设计了一种鲁棒的模型参考修正的自适应比例积分微分控制器,用于各种动态负载,增强孤岛微电网的电压和电流控制。针对负载动态、谐波源、异步电机、非线性负载和未知负载,评估了该控制器的有效性。结果表明,该控制器能够为单相和三相孤岛微电网系统提供高跟踪性能和安全操作。

孤岛微电网中制氢负荷谐波功率分配策略

制氢与微电网相结合是实现新能源高效消纳的重要途经之一。实际微电网的负荷优先级和电压质量要求存在差异,而制氢负荷接入会引入谐波功率,通过互联变换器(ILC)与高优先级直流子网相连,会出现直流母线多倍频脉动,其本质是谐波功率分配问题。目前已有功率分配策略大多致力于均分,忽略了高优先级子网的电压质量需求。为此,建立优先驱动的ILC功率协调控制模型,优化目标是使子网的总直流电压/交流频率偏差最小;建立制氢负荷模型,推导得到谐波视在功率的简化公式;基于谐波功率、子网优先级系数和谐波阻抗重塑理论,提出谐波功率在ILC和交流子网之间的自适应控制策略。通过硬件在环实验验证了所提策略的有效性。

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。

适应多控制逆变器不同工况的混合式孤岛检测策略

混合式孤岛检测法旨在实现主/被动法间的协调配合,以减少系统扰动及检测盲区。但目前大多数混合式检测法基本仅适配单一控制策略,无法适用于运行工况多变和控制策略灵活切换的多控制逆变器。为提高混合式检测法对多控制逆变器的适用性,首先推导了过/欠电压检测法与过/欠频率检测法在电流控制策略、功率控制策略以及下垂控制策略下的检测盲区并形成双整定检测盲区,以补充下垂控制策略下检测盲区现有理论分析的不足;继而面向不同控制策略设计了相应的反馈扰动检测法,依据实际运行工况自适应确定反馈扰动对象与反馈系数;最后,通过将反馈扰动检测法与双整定检测盲区配合形成了适应多控制策略的混合式孤岛检测方法,并通过仿真验证了所提孤岛检测法对于不同控制策略在减少对系统的扰动、提高孤岛检测效率、增强工况适应性等方面的优势。

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。