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好文︱基于鲁棒下垂控制策略的微网平滑切换

北极星储能网  来源:《电网技术》    2016/8/16 9:09:02  我要投稿  

北极星储能网讯:基于鲁棒下垂控制策略的微网平滑切换:米阳,夏洪亮,符杨,王成山

研究背景

微网是由分布式电源、分布式储能单元与相应负荷组成的独立可控系统,具有自治运行、多能互补优化管理和协调控制等优势。随着新能源的发展和用户侧对供电需求的提高,微网的运行状态平滑切换控制成为热点问题。微网有联网和孤岛2种典型的运行状态。为满足用户对用电的不间断需求,微网需要实现联网和孤岛状态之间的平滑切换。目前主要有2种控制策略:1)在联网和孤岛时分别采用不同的控制方法;2)在联网和孤岛时均采用下垂控制方法。传统频率-电压下垂控制虽然具有运行状态切换时不需要转变控制方法的优点,但由于微网运行在不同频率下会导致频率控制能力差,并且还存在运行状态切换过渡时间长和超调大的问题。采用相角-电压下垂控制方法,使系统运行在额定频率下,通过增加相角-有功功率的下垂系数可以提高功率分配精度,但存在系统稳定裕度低的问题。为提高系统的稳定性,可以通过补偿控制来增加系统的稳定性,但只应用在孤岛运行情况下。或者通过将同步发电机特性加入到逆变器的控制中来获得更好的频率响应,但并未应用到微网运行状态平滑切换的研究中。

主要创新点

针对传统下垂控制稳定裕度低的问题,采用相角-电压设计具有滑模非线性补偿的下垂控制策略,将该控制产生的补偿信号附加到电压环上,使得系统在运行状态切换情况下通过非线性控制器补偿来减小功率振荡,保证了系统运行状态切换的稳定性和响应的快速性。

解决的问题及意义

本文采用相角-电压设计下垂控制,通过应用滑模控制方法设计非线性补偿控制器,将该控制器产生的补偿信号附加到电压环上,同时在功率环中加入模拟转动惯量使得VSI可以模拟同步发电机特性。最后通过Matlab仿真验证表明所提出的控制方案既改善了功率分配精度,又提高了系统的稳定性,确保系统运行状态切换的平滑性。

后续研究

在以后的研究中将进一步对本文提出的控制方案进行优化。

主要图表

 

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