基于双补偿下垂—MQPR的直驱式风电机组并网控制

为了实现直驱式永磁风力发电系统安全稳定并网,提出一种基于双补偿下垂与多重准比例谐振(multiple quasi proportional resonance,MQPR)相结合的并网控制策略。该策略源于传统下垂控制,在电压控制环节引入直流电压补偿量,能快速调节直流母线电压达到稳定;在电流控制环节引入电容电流补偿量,能有效减小滤波电容造成的电流误差影响;同时,设计出MQPR控制器替代内环电流的PI控制器,可以滤除系统中多次谐波电流。通过建立仿真模型,与双闭环PI和传统下垂控制策略进行对比,验证所提控制策略的有效性。

基于电流源和电压源的储能系统双模式控制策略研究

本文针对储能系统在电网辅助服务(调频)、差价套利、新能源发电功率管理等不同应用场景下的适应性问题,提出了一种基于电流源和电压源的双模式切换策略。该策略采用基于PI的电压和相位预同步补偿及虚拟阻抗软限流策略解决并网时可能造成的系统过流冲击。此外,通过对电压控制积分器进行复位和数据切换,实现了模式间的无缝切换;通过在Simulink仿真软件中搭建储能微网模型,对其在并网运行、离网运行、离并网转换、多机并联等典型工况进行了仿真验证。验证表明,该控制策略能够满足并离网要求,而且在多机并联时具备黑启动能力,启动完成后将自动转入并网运行。

基于自适应虚拟电阻的低压微电网有功均分下垂控制策略

由于低压微电网中各分布式电源的线路阻抗不匹配,传统的下垂控制策略难以按照下垂系数合理分配有功功率。为此,提出一种无需通信的自适应虚拟电阻下垂控制方法。通过将微电网中每个分布式发电机(DG)单元输出的有功功率和电压传送给自适应虚拟电阻控制器中,在保证电压和频率稳定控制的前提下实现功率按逆变器容量比例进行精确分配。论文对改进方法的微电网逆变器进行小信号稳定性分析,以优化控制器有关控制参数。仿真和实验结果验证了所提控制方法的有效性。

基于一致性算法的直流微电网分布式二次补偿控制

针对直流微电网中传统下垂控制不能兼顾电压质量和功率均分的问题,提出基于一致性算法的含母线电压补偿和负载电流均流精度补偿的分布式电压、电流协调控制策略。在主控制中利用下垂控制器来实现分布式电源之间的功率分配;二次控制以电压补偿的比例积分(proportion integral, PI)控制器保证电压质量,以电流补偿的PI控制确保负载均流精度。其次,为避免系统运行中一些分布式电源的变换器的输出功率超过额定容量从而导致控制故障,设计了适用于离散动态一致性算法的限流功能。最后,基于稳定性分析和MATLAB/Simulink平台验证了所提策略的有效性。

孤岛微电网电流同步U-I下垂控制方法

采用电压-电流(U-I)下垂控制的孤岛微电网系统始终运行于工频频率,避免了传统下垂控制存在的频率偏差及频率越限问题,但电源间易产生环流,功率分配精度差。为此,提出电流同步U-I下垂控制方法,该方法由电流同步控制及U-I幅值下垂控制两部分构成。前者通过调节输出电压相角使各电源输出电流相角一致,以抑制电源间环流;后者依据输出电流的幅值调节输出电压的幅值,使各电源出力依据自身容量分配。在此基础上,建立双端系统的小信号模型,分析电流同步控制环路中控制参数对系统稳定性的影响,为参数设计提供依据。仿真及实验结果表明,相比U-I下垂控制,所提方法的系统环流减小50%以上,电压畸变率改善近10%,电源间功率分配精度及系统电能质量均得到明显提升。

基于扩散算法的无下垂分布式储能控制

针对线路阻抗不匹配及母线电压不一致时,下垂控制无法同时实现母线电压稳定及储能间功率精确分配的问题,提出一种基于扩散算法的无下垂分布式储能控制策略.首先,将扩散算法应用于直流微电网的分布式估计中获取全局平均量,同时将电压额定值与平均电压的差值作为补偿项,用于恢复母线电压偏差.为了实现不同额定容量及不同荷电状态(SOC)的储能间功率精确分配,设计储能的标准功率并将其与平均标准功率的差值作为补偿项,用于储能间SOC的均衡.最后,利用RT-LAB平台搭建模型,分别验证4种不同工作模式下所设计控制策略的有效性.实验结果表明,所提控制策略可实现孤岛直流微电网母线电压恢复及储能功率的精确分配.

基于离散一致性的非线性下垂控制策略研究

为解决直流微电网中各微源功率分配精度与母线电压稳定之间的矛盾,提出了一种基于离散一致性算法的非线性下垂控制策略。根据线路阻抗对控制效果的影响,通过非线性变化的下垂电阻的曲线来平衡功率分配精度和母线电压稳定,并且应用离散一致性算法对各微源电压进行调整,减少母线电压的压降。最后,通过建立MATLAB/Simulink仿真验证了基于一致性算法的非线性下垂控制策略的有效性和优越性。

一种新能源经柔直并网的故障穿越策略研究

大规模风电、光伏等新能源经柔直并网是实现双碳的关键途径。为实现新能源柔直送出系统安全可靠运行,在交流电网故障时应具备故障穿越能力。文章针对新能源经柔直并网系统提出了一种基于故障电流限幅的故障穿越控制方法。首先,介绍新能源经柔直并网示范工程概况,并设计了定电压控制、VF下垂控制、直流变压器电流控制算法的控制策略。其次,详细设计了包含无功-电压下垂控制器、有功-频率下垂控制器、限流控制器等环节的完整故障穿越控制策略。然后,在PSCAD/EMTDC仿真平台中搭建示范工程模型并开展新能源端换流站VSC2的故障穿越策略仿真验证。最后,在示范工程现场开展验证试验。仿真和现场试验结果表明单相接地故障发生后,站控及阀控保护均未动作,故障对VSC1站影响较小。虽然故障期间VSC2站的传输功率急剧下降,但在故障清除后功率、直流电压、交流电压都逐渐恢复到正常运行状态。

提高储能换流器电压及功角暂态特性研究

为提高储能换流器电压及功角暂态特性,对有功电流-频率、无功电流-电压下垂控制进行改进,提出一种根据输出电压有效值变化率表征下垂系数,根据电压调节量自适应调节下垂系数的无功电流下垂控制策略。引入滞环控制在储能换流器电流自适应有功电流-频率下垂控制中,通过滞环控制器将功角维持在一定范围内,确保当电网电压跌落故障时,储能系统功角稳定。Matlab/Simulink仿真和RTDS实验结果表明:所提新型控制方案可以提高储能对系统惯性无功支撑能力,提高储能控制系统对电压暂态波动的抑制能力,有效提升了储能换流器输出电压及功角暂态性能。

考虑环流抑制的微网并联多逆变器稳定运行控制研究

针对传统微网并联多逆变器运行控制策略仅能在某种程度上抑制系统中的环流,抑制后的环流仍然比较大的问题,提出考虑环流抑制的微网并联多逆变器稳定运行控制研究。首先,建立微网并联多逆变器模型;基于微网并联多逆变器模型,计算微网并联多逆变器输出有功功率和无功功率;根据计算出的数据,提出改进后的下垂控制方法,对系统进行控制,以减小系统的环流值,控制微网并联多逆变器稳定运行。仿真实验结果显示,在存在环流干扰条件下,当有功功率和无功负载出现变化时,采用所提方法对微网并联多逆变器进行控制,其输出功率和输出频率会随着有功功率和无功负载的变化而产生相应的变化,实现了微网并联多逆变器稳定运行,说明该方法在微网并联多逆变器稳定运行控制研究方面有一定的参考价值。

基于模糊PI与电流分配补偿的微网下垂控制

由于线路阻抗不可忽略,传统应用于直流微电网的DC/DC变换器的下垂控制会造成直流母线电压存在偏差,分布式单元输出电流/功率不均衡。因此,为了减小母线电压偏差并提高各单元输出电流/功率均分程度,此处提出了一种基于电压电流双补偿的改进下垂控制策略。利用模糊算法对电压偏差进行补偿,提升电压控制精度;同时通过相邻单元间的输出电流信息交互,精确分配各变换器输出电流/功率。为了验证所提控制策略的可行性,分别搭建了基于双有源桥(DAB)结构的直流微电网模型,同时搭建了2台DAB并联的直流微网实物平台。仿真和实验结果表明了所提控制策略对于提升电压/电流控制精度的有效性和正确性。

基于预定时间一致性的直流微电网分布式协同控制

为解决直流微电网中分布式电源的协同控制问题,提出了一种基于预定时间一致性的微电网控制方法.首先提出一种基于预定时间控制的电流控制方法,能够实现在预先设定的时间内各分布式电源按比例输出功率,同时可以调节各分布式电源出口电压,将其恢复至额定值附近.然后通过MATLAB/Simulink建立微电网仿真系统,在不同工况下验证了所提出控制策略的有效性.最后在仿真系统中建立有限时间控制策略,并与预定时间控制策略下系统电流的电能质量与系统收敛预估时间的保守性进行比较,说明与验证了所提出的控制策略的优点.

VSC-HVDC参与送端电网的调频控制策略

电压源型直流输电(voltage sourced converter-high voltage direct current,VSC-HVDC)具有控制灵活且易于在送受端扩展新落点等优点,有助于新能源的友好接入,因而在新能源基地的直流输电中具有广阔的应用前景。随着柔直送端电网新能源占比不断增加,导致送端电网系统等效惯量持续降低、调频能力大幅减弱。针对高新能源渗透率的送端电网系统,利用VSC-HVDC对有功功率的独立与快速调节的特点,在传统的定有功功率控制中引入有功功率-频率(P-f)斜率特性,设计反下垂控制策略,使其参与送端交流系统的频率调节。并在PSCAD/EMTDC中搭建两端柔性直流输电电网模型进行仿真验证。结果表明,所提出的控制策略提高了送端系统的频率稳定性,具备一定的有效性与可行性。

同步定频微电网无通信二次调压策略

同步定频微电网采用电流电压(I-U)下垂控制策略易于实现分配功率、消除频率偏差。但在孤岛模式运行该策略时,负荷变化会引起电压波动。文章提出了基于就地信息的同步定频微电网二次调压策略,根据可调度型分布式电源(Distributed Generation,DG)出口实时电压动态调整下垂曲线,实现DG输出电压的二次调节,使负载端电压始终在设定的范围内。针对无通信条件下可能出现的多个DG调整下垂曲线动作不同步的问题,提出了基于卫星授时信号同步调整下垂曲线的方法,微网内各DG同步检测就地电压,同时根据线路阻抗大小设计各DG输出电压最大、最小阈值,使各DG同步调整下垂曲线。二次调压策略对功率分配影响较小,且可以提高DG输出功率。Simulink仿真和实验结果验证了所提二次调压策略的有效性。

电流源-电压源变流器混合并联独立供电系统的分布式功率控制

针对电流源型变流器和电压源型变流器共同支撑的混合型独立微电网,提出了一种适用于电流源-电压源变流器混合系统支撑独立微电网功率控制的新型下垂控制策略。其中,电压源型变流器仍采用传统的P-f、Q-V下垂控制,而电流源型变流器通过虚拟电流矢量在电压定向轴方向的投影来模拟有功电流的大小;无功电流是基于电压源无功下垂控制的对偶性,结合dq轴物理量之间的耦合特性,通过d轴电压计算得到,在不需要检测无功功率的基础上实现了无功功率的分布式控制。电流源仅通过电流环路便可实现和电压源之间合理的功率分配。通过建立小信号模型,对系统的稳定性进行了分析。最后,通过仿真验证了所提控制策略和参数设计的有效性。

考虑暂态功角稳定和故障限流的并网逆变器下垂暂态控制策略

为解决下垂控制型逆变器在故障工况时发生暂态功角失稳和故障过电流问题,提出了一种兼顾暂态功角稳定和故障限流的暂态控制策略。首先分析了下垂控制型逆变器的暂态功角失稳机理和故障电流暂态特性,定量分析了无功控制回路对暂态稳定性的影响以及暂态功角、短路电流与逆变器输出电压三者之间的关系。其次,以暂态功角稳定和故障限流为控制目标,通过在有功控制回路中引入暂态功角动态补偿项、在无功控制回路自适应调整电压参考指令值进行综合控制。最后,通过仿真实验验证了所提出控制策略不仅可以抑制故障过程中不平衡功率造成的功角持续增大和故障过电流,并一定程度上增加了故障期间无功功率,有利于故障电压恢复,从而实现下垂控制型逆变器在电网故障时的安全稳定运行。

海上风电直流汇集变换器改进型控制策略研究

针对IPOS-DAB变换器在传统的输入均流下垂控制策略中存在的静态偏差问题,提出了一种改进的输入均流下垂控制策略。根据传统的输入均流下垂控制策略存在静态偏差的原因,在传统的输入均流下垂环节,引入模块输入电流均值来减小输出电压跌落,从而在实现各模块均压/均流的同时,减小了系统的静态偏差;最后通过MATLAB/Simulink进行仿真验证,结果表明,改进后的输入均流下垂控制策略在输入电压发生突变、输出负载突变,以及电感参数不同的情况下,圴能使系统正常稳定地运行,并具有优良的均压效果。

分布式能源区域调控系统功率柔性控制方法

为了实现直流电压稳定控制以及保证功率的实际传输效果,提出分布式能源区域调控系统功率柔性控制方法。架构二层控制层,以直流电压斜率控制和直流输电线路的功率损耗为主要目标,通过本地电压控制器和全局功率控制器,控制电压和功率,均衡电压和功率之间的冲突;主要控制层中的下垂控制器依据电压和功率的控制结果,修正功率参考值,计算功率控制结果。测试结果表明:光伏出力结果与额定值相差低于5 MVA,风机出力结果与额定值相差低于1 MVA,在1 s内完成直流电压的稳定控制,且具备功率参值的修正功能,能够保证电压和功率的实际输出效果。

含双蓄电池的光储直流微网下垂控制策略

光储直流微网在孤岛模式下,须要严格稳定母线电压,同时为了延长蓄电池的寿命,各蓄电池的荷电状态(SoC)应保持平衡。文章首先设计了蓄电池充放电控制逻辑,该逻辑可以很好地维持母线电压稳定;其次量化分析了线路电阻不相等引起环流及其所导致的双蓄电池SoC不平衡现象;最后提出了一种基于母线电压信号调节的自适应分布式下垂控制方法,解决蓄电池之间的环流问题和SoC不平衡问题,同时改善了传统下垂控制在轻负载情况下环流抑制能力。通过仿真软件对传统下垂控制、传统平衡SoC方法进行比较,验证了文章方法的有效性和优越性。

基于抑制环流的自适应下垂控制改进策略

在孤岛模式下的微电网中由于线路阻抗存在差异,采用传统下垂控制的逆变器不仅无法精确分配负载功率,还会产生环流。为解决该问题,提出了一种基于抑制环流的自适应下垂控制改进策略。该策略采用旋转坐标的环流来构造虚拟阻抗,通过PI控制使线路等效阻抗不断相向趋近直至相等,从而均衡分配负载功率。所提出的改进策略无需实时检测线路阻抗,也无需借助通信网络。此外,构造的虚拟阻抗不仅能有效抑制环流,还不会引起输出电压大幅跌落。仿真结果验证了改进控制策略的有效性。