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基于逆变器控制策略的微电网故障分析

南京师范大学学报（工程技术版） 2016年第3期16卷 1-9页

作者：蒋骏杰居荣南京师范大学电气与自动化工程学院江苏南京210042

本文针对微电网故障问题,通过分析PQ和VF控制策略的逆变器运行特性,建立了基于逆变器控制策略的数学分析等值模型,提出了故障状态边界条件.结合微电网孤岛运行时的工作特点,利用故障前后的节点电压和节点电流,推导出微电网处于孤岛运行... 详细信息

本文针对微电网故障问题,通过分析PQ和VF控制策略的逆变器运行特性,建立了基于逆变器控制策略的数学分析等值模型,提出了故障状态边界条件.结合微电网孤岛运行时的工作特点,利用故障前后的节点电压和节点电流,推导出微电网处于孤岛运行状态并发生三相短路故障时,公共耦合节点(PCC)处的电压与电流求解方程,建立了较为精确的故障分析方法 .最后利用PSCAD建立了220 V低压微电网的仿真系统,验证了所述方法的正确性.

关键词：微电网孤岛运行逆变器控制策略等值模型数值分析

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交流微电网逆变器控制策略研究

通信电源技术 2017年第6期34卷 17-18页

作者：吴星奇赵宇辉刘昊辰三峡大学电气与新能源学院湖北宜昌443002

分布式发电在世界崛起,电力电子设备作为各种可再生能源发电系统和微电网连接接口起着重要的作用,其中逆变器是不可或缺的一部分,其控制策略直接决定了系统运行的稳定性。文章首先对常用交流微电网模型进行了简要的介绍,并对微电网逆变... 详细信息

分布式发电在世界崛起,电力电子设备作为各种可再生能源发电系统和微电网连接接口起着重要的作用,其中逆变器是不可或缺的一部分,其控制策略直接决定了系统运行的稳定性。文章首先对常用交流微电网模型进行了简要的介绍,并对微电网逆变器常用的几种控制策略进行了解释说明,最后对逆变器控制策略的发展进行总结和展望。

关键词：分布式发电微电网交流微电网逆变器逆变器控制策略

基于改进粒子群算法的光伏逆变器控制参数辨识

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河南理工大学学报（自然科学版） 2025年第1期44卷 124-133页

作者：罗建孙越江丽娟重庆大学输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室重庆400044 国网安徽省电力有限公司培训中心安徽合肥230022

精准的光伏并网逆变器模型是研究大规模光伏接入下电力系统故障特性的重要工具。目的为了解决现有光伏逆变器仿真模型与实际工作中的光伏逆变器特性相差较大的问题,方法提出采用参数辨识的方法构建逆变器的辨识模型。以重庆云阳某1 MW... 详细信息

精准的光伏并网逆变器模型是研究大规模光伏接入下电力系统故障特性的重要工具。目的为了解决现有光伏逆变器仿真模型与实际工作中的光伏逆变器特性相差较大的问题,方法提出采用参数辨识的方法构建逆变器的辨识模型。以重庆云阳某1 MW光伏电站为实际参照模型,首先根据实际工作情况将逆变器的工作区间划分为3个阶段,利用数学扰动法分别对3个阶段中的待辨识参数划分灵敏度高低等级,并由此提出不同阶段不同灵敏度参数分步辨识策略;其次,分阶段采集实际光伏电站工作数据,对该数据进行分析处理,获得各待辨识参数的初始取值范围,设计同步辨识参数实验作为参照;最后提出改进的混沌遗传粒子群优化算法(chaos genetic algorithm of particle swarm optimization,CGAPSO)作为辨识算法,分步分工作阶段辨识相关参数,通过对比参数的同步辨识结果,验证所提方法的优越性,并将辨识结果代入仿真模型。结果结果表明,低灵敏度参数的同步辨识结果误差远超过可接受范围,而CGAPSO分步辨识出的相关参数误差皆在1.1%以下,精度远高于同步辨识结果。结论基于改进粒子群算法构建的辨识模型输出数据与实际逆变器工作数据契合度高,可准确反映逆变器实际工作特性。

关键词：光伏并网逆变器逆变器控制策略参数辨识数学扰动法改进粒子群优化算法

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用于农网三相不平衡治理的光储系统研究

用于农网三相不平衡治理的光储系统研究

作者：彭义文沈阳农业大学

学位级别：硕士

为解决农村低压配电网三相负荷不平衡问题,在分布式光伏电源并网发电的同时使其动态适应三相不平衡负荷,控制光伏各相输出功率来对不平衡负荷进行平衡化补偿,可以同时提高新能源发电消纳能力和光伏发电系统灵活经济运行程度,达到提高电... 详细信息

为解决农村低压配电网三相负荷不平衡问题,在分布式光伏电源并网发电的同时使其动态适应三相不平衡负荷,控制光伏各相输出功率来对不平衡负荷进行平衡化补偿,可以同时提高新能源发电消纳能力和光伏发电系统灵活经济运行程度,达到提高电网电能质量、节能降损的目的。本文首先深入分析了光伏、储能等的数学模型以及应用特点,并从数学模型出发,研究光伏和储能的控制方法,针对光伏和储能的关键性的技术如MPPT、双闭环控制等进行详细的分析。对储能加入情况下进行了分析,包括其对并网型逆变器以及控制结构的影响,利用MATLAB/Simulink平台搭建了光储并网发电系统的仿真模型。在此光储并网系统中引入了三电平NPC逆变器,并针对该逆变器设计储能加入后的并网控制方法,分析了正负直流电压平衡方法。针对常规性逆变器无法进行三相独立补偿的特点并结合三相负荷不平衡治理目标,对三电平NPC逆变器dq解耦控制算法进行了改进,提出了三相独立控制算法,其主要优势体现于每一相都可以独立进行有功无功补偿,且能够控制三相四线三电平的NPC逆变器的正负直流电压稳定。通过仿真实验对比了多种典型不平衡工况下的控制效果,结果表明在本文三相独立控制算法下三电平NPC逆变器能够良好的对不平衡负荷进行平衡化补偿,有明显的不平衡治理效果。基于光储并网系统独立控制算法进行实际装置的设计,针对装置测试过程中所遇到在储能加入的情况下光伏发电单元因系统容量限制不能充分发电并网的问题,提出光伏高效率治理控制方案,并与此光储系统有机结合,分析并证明了实际有容量限制情况下,可提高光伏发电单元并网发电效率。对基于此控制方法的光储系统在模拟三相不平衡负载条件下进行测试,实验结果表明该系统对不平衡负荷具有较好的治理效果,证明了此治理方案对解决农村配电网三相负荷不平衡问题的可行性与有效性。在农村地区新能源快速发展的同时,结合光伏发电解决电网三相不平衡问题对于配电网电能质量研究具有实际的意义,合理利用以光伏为代表的新能源将更好的服务农村电网建设。

关键词：农村配电网三相不平衡逆变器控制策略光储并网系统

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孤立微电网的建模及能量管理仿真实验研究

孤立微电网的建模及能量管理仿真实验研究

作者：李强华北电力大学

学位级别：硕士

当今世界石油、煤炭等化石能源面临着枯竭的严峻问题,而风能、太阳能作为新兴的清洁能源,具有取之不尽用之不竭的特点,加之具有环境友好,不会污染环境等优点,大力开发利用新能源已经成为世界各国的趋势。微电网作为接纳可再生能源的重... 详细信息

当今世界石油、煤炭等化石能源面临着枯竭的严峻问题,而风能、太阳能作为新兴的清洁能源,具有取之不尽用之不竭的特点,加之具有环境友好,不会污染环境等优点,大力开发利用新能源已经成为世界各国的趋势。微电网作为接纳可再生能源的重要形式,可作为大电网的有益补充,很好地解决偏远山区、牧区、海岛的居民供电问题。针对具有风光储等环节的微电网运行特性进行建模和能量管理的仿真研究具有重要的现实意义。本文提出了一种风光储孤立微电网的整体拓扑结构,并对系统中的风力发电系统、光伏发电系统、储能系统进行了详细介绍。结合风光储孤立微电网的特性研究,分别建立了包含风力机、永磁直驱同步发电机、AC/DC整流器,DC/DC升压器的风力发电系统模型;以光伏电池,DC/DC升压器为基础的光伏发电系统模型;包含储能蓄电池的储能系统模型;同时也对LCL滤波模块及PWM控制模块进行了建模。在各子系统模型基础上,搭建了整个微电网的仿真模型,对微电网优化运行、控制特性及能量管理开展仿真研究。论文对风力发电系统、光伏发电系统的最大功率跟踪技术(MPPT)进行了详细阐述,利用仿真模型对最大功率跟踪策略进行了仿真研究和实现。详细论述了孤立微电网的逆变控制策略,根据PID控制器的特性及神经网络的优点,提出了BP-PID复合控制策略,并与普通PID控制策略进行对比分析,表明当采用非线性负载时,系统仍能正常稳定运行。最后,基于孤立微电网模型,分析了该系统的能量流动过程,根据直流母线电压的变化,提出了不同的能量管理策略。

关键词：孤立微电网建模最大功率跟踪逆变器控制策略能量管理

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含DG的主动配电系统电压特性研究

含DG的主动配电系统电压特性研究

作者：严志伟山西大学

学位级别：硕士

随着全球经济的发展和能源结构的不断改变,分布式电源(DG)在主动配电网(ADS)中的渗透率也在不断上升,对主动配电网电压稳定性和电能质量也提出了更高的要求。配电网中DG渗透率的不断提升,使传统配电网中辐射状单向潮流供电模式发生了改... 详细信息

随着全球经济的发展和能源结构的不断改变,分布式电源(DG)在主动配电网(ADS)中的渗透率也在不断上升,对主动配电网电压稳定性和电能质量也提出了更高的要求。配电网中DG渗透率的不断提升,使传统配电网中辐射状单向潮流供电模式发生了改变,在链式低压配电网中,若DG出力过高或者系统轻载时容易发生潮流逆流,导致并网点电压升高,产生电压越限,在控制DG并网逆变器的同时,在系统中配合使用储能设备,能够保证并网点电压的稳定性。本文首先分析了以风力发电、光伏发电为代表的DG的工作原理以及超级电容器的工作原理并建立其数学模型。随后进行理论推导分析含DG的主动配电网的电压分布情况,在Matlab环境中将DG以不同出力、不同接入位置、不同接入方式接入配电网后的电压分布情况进行仿真分析验证,在此基础上重点分析了低压配电网中接入DG后引起公共连接点(PCC)电压越限的机理。然后,在理论分析的基础上,提出一种基于DG并网点电压幅值的Q(U)无功电压预防方案。在该方案中,通过实时监测PCC电压来决定逆变器工作状态。在电压未越限时,逆变器按DG最大输出功率跟踪输出;电压越上限且逆变器无功容量充足时,在不改变有功输出的同时,利用逆变器剩余容量调节PCC电压;在DG出力过大,逆变器无功容量耗尽而电压依然越限时,动态计算有功功率、无功功率最佳输出参考值。保证预防并网点电压越限的前提下,实现逆变器有功功率输出最大化、无功功率输出最佳化。同时,为进一步解决并网点电压越限问题,避免能量的浪费,提出了有功/无功协调控制策略解决方案。在有功电压回路中增加了死区控制环节,优先保证无功电压调节,同时解决了由于有功电压调节的高灵敏度导致电压在死区阈值电压附近抖动的现象。配置超级电容器控制环节,有效改善并网点电压越限的问题。最后,提出了ADS电压分层协调控制策略,上层指令层将DG出力、逆变器运行状态作为参与最优潮流调度的控制量,以配电网网损最低、并网点电压偏差最小、DG出力最大为目标,采用粒子群算法计算本地层运行的控制信号。下层本地层以逆变器和储能设备共同配合,以上层控制层的输出信号为参考值,改善ADS的电压分布,达到上层优化的目标,同时维持了电压运行在电压偏差允许范围内,保证了供电可靠性。

关键词：主动配电网电压越限 DG 逆变器控制策略死区控制

微电网中的光伏发电系统研究及孤岛检测技术分析

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微电网中的光伏发电系统研究及孤岛检测技术分析

作者：田亮太原理工大学

学位级别：硕士

由于一次能源的不断开采,其存储量已经不足以支撑我国的可持续发展,对于能源的渴求和使用,使我们迫切地希望能够找到新能源来代替一次能源。于是,可再生能源成为了我们的首选对象,能够合理化和最大化的利用这些新的能源,是目前我们探究... 详细信息

由于一次能源的不断开采,其存储量已经不足以支撑我国的可持续发展,对于能源的渴求和使用,使我们迫切地希望能够找到新能源来代替一次能源。于是,可再生能源成为了我们的首选对象,能够合理化和最大化的利用这些新的能源,是目前我们探究的重要课题之一。光伏并网发电系统就是利用太阳能以微电网形式接入大电网,是补充能源供给不足的一种很好方式。目前,太阳能光伏发电并网技术的研究主要有三大难点,即MPPT技术,并网逆变器的控制策略和孤岛检测技术。本文针对以上难点主要做了以下研究工作： (1)根据光伏电池的工作原理和输出特性,使用Matlab/simulink仿真软件,搭建了光伏电池的工程数学模型,对模拟光伏电池进行了仿真,详细分析了其输出特性,从而验证了所建光伏电池模型的正确性。 (2)论述了三种常用的MPPT方法,对三种方法进行了深入地分析和比较,总结出了每种方法的优劣。在此基础上,本文提出了一种新的MPPT方法,即改进扰动观察法,采用此方法在Matlab仿真软件中的Simulink搭建了仿真模型,用C语言编写了相应程序,利用S函数在Boost电路中实现了MPPT的仿真。仿真结果表明该方法能够快速有效追踪最大功率点,并能反应出光伏电池随周围温度和光照强度变化时,输出特性也随之产生变化。从而证明了所建电路模型的有效性。 (3)本文对于两级三相式的光伏并网系统后级逆变器的控制技术进行了深入研究,借鉴基于下垂特性的PQ和V/f共同控制策略。应用Matlab仿真软件搭建了相应的仿真模型,对并联运行的两台光伏微电源DG1和DG2进行了仿真实验,通过模拟DG系统的三种运行状态分析了该控制策略的性能,仿真结果验证了此控制策略的正确性和可行性。 (4)分析了孤岛的形成过程,原因以及形成孤岛后的运行方式和构成,提出了两种孤岛划分模式,即静态孤岛划分模式和动态孤岛划分模式,通过对每种模式分析后得出,动态孤岛划分模式所提出的广域信息集控思想更加符合现实的需求。 (5)论述了孤岛检测方法,并详解了每种方法的工作原理,总结出了每种方法的优点和不足,提出了一种基于克拉克变换的微电网孤岛检测方法。使用Matlab仿真软件建立了孤岛检测的仿真分析模型,通过实例进行了仿真分析,结果表明,本文方法具有检测速度快,精度高的特点。且检测方法有效简便,对电能质量没有影响,具有一定的工程实用价值。

关键词：光伏系统 MPPT 逆变器控制策略孤岛划分孤岛检测

基于Multi-Agent的微电网模式切换分布式协调控制研究

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基于Multi-Agent的微电网模式切换分布式协调控制研究

作者：李娜燕山大学

学位级别：硕士

我国正处在工业化和城镇化的发展进程中,能源需求持续增长,能源对外依赖度高,环境治理压力大。资源和环境的双重压力促使我国更加重视可再生能源的开发和微电网的建设。但是包含多种分布式能源的微电网在各种工况下的稳定性问题一直是... 详细信息

我国正处在工业化和城镇化的发展进程中,能源需求持续增长,能源对外依赖度高,环境治理压力大。资源和环境的双重压力促使我国更加重视可再生能源的开发和微电网的建设。但是包含多种分布式能源的微电网在各种工况下的稳定性问题一直是需要解决的重点和难点问题之一。为此,本文针对微电网在外界干扰情况下的电压稳定性和模式切换过程中的电压和频率稳定性问题进行研究并设计有效的控制策略来保证微电网的安全稳定运行。首先,为了保证微电网在外界干扰情况下的电压稳定性,设计了基于Multi-Agent的微电网分散协调控制策略。Multi-Agent系统包括两层,在下层Agents中,分散控制器设计为双环就地控制器:基于下垂特性的功率控制器和基于分数阶PID的电压电流控制器;在上层协调Agent中,采用鲁棒控制设计协调控制器,构建的电压稳定性评估指标判定是否启动协调控制器。微电网在小干扰时,分散控制器能够有效补偿电压波动。在大干扰时,启动协调控制器与分散控制器共同抑制干扰,确保系统电压稳定。∞H其次,提出了一种混合分层控制策略来保证微电网在模式切换过程中的电压和频率稳定。概括为两层控制方案:在上层控制方案中,切换控制器根据电压和频率稳定性评估指标发出切换控制命令给储能单元2来切换逆变器的控制模式,同时由储能单元1执行切换控制策略。根据切换系统理论,上层切换控制器采用多Lyapunov鲁棒控制稳定性方法来实现;在下层控制方案中,储能单元2作为主电源有两种控制模式,即微电网并网时采用PQ控制模式,孤岛时切换为下垂控制模式,其他DGs单元始终采用PQ控制模式。在PQ控制模式下,功率控制器和电流控制器采用分数阶PID控制进行设计。在下垂控制模式下,主电源的外环功率控制器采用P-f,Q-U下垂特性实现,内环电压电流控制器采用分数阶PID控制实现。最后,通过仿真对控制策略进行验证,说明其有效性和合理性。

关键词：微电网 Multi-Agent理论运行模式切换逆变器控制策略电压和频率稳定性

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微电网并/离网模式切换策略研究

微电网并/离网模式切换策略研究

作者：霍浩然燕山大学

学位级别：硕士

随着分布式发电技术的日益发展,分布式电源接入传统电网所带来的冲击将随之增加。将分布式电源组装起来与本地负荷组成微电网则成为一种有效决解方案,因此提高用户的供电可靠性是微电网的意义所在。但是用户对微电网的需求并不局限于此... 详细信息

随着分布式发电技术的日益发展,分布式电源接入传统电网所带来的冲击将随之增加。将分布式电源组装起来与本地负荷组成微电网则成为一种有效决解方案,因此提高用户的供电可靠性是微电网的意义所在。但是用户对微电网的需求并不局限于此,随着微电网技术的发展满足更多的用户需求成为必然趋势。另一方面,分布式电源大多需要采用电力电子接口连接微电网,既能增加了分布式电源接口的灵活性,又增加了微电网维持可靠运行,频率和电压稳定等的难度。微电网控制则充分发挥了分布式电源的灵活性,并实现不同用户需求功能。本文针对微电网在外界干扰情况下的电压稳定性和模式切换过程的电压和频率稳定性问题进行研究并设计有效性的控制策略来保障微电网的安全稳定运行。首先,微电网不同容量逆变器按照比例精确分配符合有功功率和无功功率的条件是等效输出阻抗与容量成反比,但在实际中由于参数的摄动,谐波注入和采集误差很难精确设计输出阻抗。本文通过重新设计输出阻抗使得功率分配不受输出阻抗的变化影响。为保证微电网在外界干扰情况下的电压稳定性,设计了基于Multi-Agent的微电网分散协调控制策略。Multi-Agent分为上下两层:在下层设计分散控制器,上层设计协调控制器并构建电压稳定性评估指标来判定是否启动协调控制器。微电网在小干扰时,分散控制器来有效补偿电压波动;在大干扰时,启动协调控制器与分散控制器共同抑制干扰,确保系统电压稳定。其次,针对微电网逆变器在并网切换时电流冲击大,在离网切换时直流侧点压波动等问题,提出一种双模式平滑切换控制方法。为防止逆变器在并网切换和稳态控制中相位误差造成的能量倒灌现象,提出相位超前控制方法,并引入到下垂控制器中,给出频率的调节方法。切换控制抑制逆变器输出电流,并网电流的瞬时冲击,实现并网平滑切换。微电网离网切换时,引入单环电流反馈控制加快电流释放,避免电流瞬时不平衡引起的逆变器直流侧电压波动。最后,根据仿真对控制策略进行验证,说明其有效性和合理性。

关键词：微电网 Multi-Agent理论模式切换逆变器控制策略电压和频率稳定性