基于下垂控制的直流微网的分层控制的研究

《低压微电网中下垂控制的研究》篇一一、引言随着分布式能源的快速发展和微电网技术的日益成熟，低压微电网系统在电力供应中的地位日益重要。

下垂控制作为微电网中的关键控制策略之一，其性能的优劣直接影响到微电网的运行稳定性和供电可靠性。

因此，对低压微电网中的下垂控制进行研究，具有重要的理论价值和实际应用意义。

二、低压微电网概述低压微电网是指以低压配电系统为基础，集成了分布式电源、储能装置、负荷等元素，通过一定的控制策略实现能量优化管理和独立运行的电力系统。

其具有灵活性强、可靠性高、环境友好等优点，在居民区、工业园区、偏远地区等供电领域有着广泛的应用前景。

三、下垂控制基本原理下垂控制是一种基于电压和频率的下垂特性的控制策略，通过模拟传统电网中发电机组的下垂特性，实现微电网中分布式电源的有功和无功功率的分配。

当微电网中负荷发生变化时，下垂控制能够根据各分布式电源的输出功率和电压、频率等参数，自动调整其输出，以维持微电网的稳定运行。

四、低压微电网中下垂控制的研究现状目前，关于低压微电网中下垂控制的研究主要集中在以下几个方面：1. 控制策略的优化：通过对下垂控制的参数进行优化设计，提高微电网的电压和频率稳定性，减小了分布式电源之间的功率分配误差。

2. 鲁棒性研究：针对微电网中可能出现的各种扰动和故障，研究下垂控制的鲁棒性，提高其在不同运行条件下的适应能力。

3. 协调控制策略：将下垂控制与其他控制策略相结合，如分层控制、能量管理等，实现微电网内各元素之间的协调运行。

五、低压微电网中下垂控制的挑战与展望尽管下垂控制在低压微电网中已经得到了广泛的应用和研究，但仍面临一些挑战和问题。

如：1. 分布式电源的多样性和异构性：随着分布式电源种类的增多和规模的扩大，如何实现各种电源之间的协调运行和功率分配是下垂控制面临的重要问题。

2. 通信延迟和不确定性：在微电网中，各元素之间的信息交互依赖于通信网络，通信延迟和不确定性可能对下垂控制的性能产生影响。

直流微电网下垂控制方案研究与设计摘要：本文主要研究了直流微电网系统中的下垂控制，通过Matlab/Simulink搭建下垂控制仿真模型，在输出波形稳定的基础上引用并联变换器，逐步分析无线路电阻和有线路电阻时的波形。

最后通过下垂控制调节不同输出线路电阻的均流效果，此外还采用负载切换单元来判断系统在不同负载时的有效性，控制部分添加算法投切来观察均流的实时性。

关键词：直流微电网；下垂控制；功率均分1 引言近年来，随着世界对微电网技术的不断研究，微电网逐渐变得多样化，系统结构也得到了充分的发展。

为了保证单元间热应力和电应力的均匀合理分配，实现电力系统中模块电流的自动均流效果，以及在输入电压或负载电流变化时，保证各模块的输出电压稳定和良好的瞬态均流特性，必须引入有效的负载分配控制策略来实现其控制功能，当前下垂控制是较好的选择。

因此，本文以直流微电网的典型系统结构和传统下垂控制为前提，总结了各种改进的新型下垂控制方法和其实现流程。

在传统双环控制的基础上，引入下垂控制调节不同输出线路电阻的均流效果，最后在控制部分添加算法投切和负载切换来观察均流的实时有效性。

2 仿真实验设计本节主要对整体电路进行仿真实验设计。

通过汲取有用的仿真线路搭建和有效数据，设计仿真情况包括：（1）单个变换器的数据整定与模型分析；（2）双变换器对称并联，无线路电阻的传统双环控制器；（3）双变换器并联，存在不同线路电阻的传统双环控制器；（4）双变换器并联，有线路电阻并采用下垂控制；（5）在上面的基础上添加负载切换和算法投切。

常用的PI控制器是一种线性控制器，可根据给定值与实际值输出构成偏差，偏差的比例和积分控制线性组合成控制量以控制受控对象。

而本文采用双闭环控制是因为电流内环具有更快的动态性能，可以尽可能的减小误差。

采用的电压和电流双闭环控制，由此搭建出双闭环控制的仿真模型。

模型参数设置负载电阻取值50，电感L为0.8e-3，线路电阻为0，PI参数为0.2/20，电容取值2200e-6，P参数为0.01。

分布式直流微电网分级控制技术分析摘要：分布式直流微电网分级控制技术是近些年保障直流微电网高效、稳定运行的技术方法，该项技术方法备受国内外电力企业的关注，并且该项技术的应用十分的广泛。

笔者针对分布式直流微电网分级控制技术进行了探究与分析，希望有助于直流微电网的运行。

关键词：分布式；直流微电网；分级控制技术微电网是一种小型发配电系统，其主要由能量转换装置、负荷、储能设备、分布式电源等构成。

相对于交流微电网来说，直流微电网在相位控制、频率与功率等方面具有不可忽视的重要优势，不单单有助于直流分布式电源和储能设备的介入，同时还有助于降低系统控制的复杂程度与功率损耗。

由此可见，非常有必要在直流微电网运行中加强该项技术的运用。

1.分布式直流微电网分级控制方案分布式直流微电网分级控制技术是标准化、有效管理微电网的一种有效方案，目前该项技术在直流微电网中的运用已经十分的广泛，该项技术的运用可以保障直流微电网的高效、稳定运行。

分级控制通常需要依赖于下垂控制来实现，所以需要将下垂控制作为主控制的分级控制。

主级控制主级控制的主要对象为本地电流与电压，其通过控制与执行本地电流与电压，促使直流母线的电压更加的稳定，以此合理的分配分布式电源。

对于位于主级上的传统下垂控制器来说，其可以利用上级控制器设定的数值，其中包括补偿电压值与电流值等，利用接口电源变换器顺利的完成控制动作。

1.次级控制次级控制的主要任务就是协调控制，对主级控制中各模块之间的电流与电压偏差，以此将误差控制在最小范围内。

1.第三级控制第三级控制的主要功能就是管理能源，和低级控制、微电网共同协作控制通信，这样不单单可以减少功率损耗，同时还可以优化能量管理，并且还可以控制运行成本。

从整体的角度来看微电网系统，其是在数字通信的基础上建立起来的，具备较为高级的能源管理功能，其实现的方式主要包括两种，一种为集中式通信，另一种为稀疏式通信[1]。

在集中式通信结构内存在有中央控制器，其主要负责全局数据信息的接收与发送。

《微电网逆变器PV-QF下垂控制技术的研究》篇一微电网逆变器PV-QF下垂控制技术的研究一、引言随着可再生能源的快速发展和微电网技术的日益成熟，微电网逆变器作为微电网系统中的关键设备，其控制技术成为研究的热点。

PV（Power-Voltage）下垂控制和QF（Quadrature-Frequency）下垂控制作为两种重要的逆变器控制策略，在微电网的运行中发挥着重要作用。

本文将重点研究微电网逆变器中PV/QF下垂控制技术，分析其原理、性能及优化策略。

二、PV下垂控制技术研究1. PV下垂控制原理PV下垂控制是一种基于电压和频率的下垂控制策略，通过调整逆变器的输出电压和频率来实现在微电网中的功率分配。

当微电网中的负荷发生变化时，PV下垂控制能够根据电压和频率的偏差自动调整输出功率，保持微电网的稳定运行。

2. PV下垂控制的性能分析PV下垂控制具有响应速度快、鲁棒性强的特点，在微电网中能够有效地实现功率的快速分配。

然而，该控制策略在面对非线性负荷和快速变化的负荷时，可能会出现电压和频率的波动，影响微电网的稳定性。

三、QF下垂控制技术研究1. QF下垂控制原理QF下垂控制是一种基于无功功率和频率的下垂控制策略。

它通过调整逆变器的输出无功功率和频率来实现在微电网中的功率因数和电压的控制。

QF下垂控制在微电网中能够实现无功功率的合理分配，提高系统的功率因数。

2. QF下垂控制的性能分析QF下垂控制在面对非线性负荷和不平衡负荷时，能够保持较好的稳定性，对电压和频率的波动有较好的抑制作用。

然而，该控制策略在面对快速变化的负荷时，可能存在响应速度不够快的问题。

四、PV/QF复合下垂控制技术研究针对PV下垂控制和QF下垂控制的优点和不足，提出PV/QF复合下垂控制策略。

该策略结合了PV下垂控制和QF下垂控制的优点，通过同时调整输出电压、频率、无功功率等参数，实现微电网的功率分配和稳定运行。

五、PV/QF下垂控制的优化策略1. 参数优化通过对PV/QF下垂控制的参数进行优化，可以提高微电网的稳定性和响应速度。

基于下垂控制的智能微网系统建模及稳定性分析基于下垂控制的智能微网系统建模及稳定性分析一、引言随着可再生能源和分布式能源资源的不断发展和应用，微网系统逐渐成为解决能源供应安全性和可持续发展的重要途径之一。

智能微网系统作为一种高效、灵活、可靠的电能供应系统，承载着协调各种能源来源和负荷的重要任务。

为了确保智能微网系统的稳定性和性能，下垂控制策略被广泛应用。

二、智能微网系统建模智能微网系统是由逆变器、能量储存装置、可再生能源发电装置和经济电网等组成的混合型能源系统。

为了建立智能微网系统的数学模型，需要考虑各个元件之间的相互作用和电力传输过程。

逆变器是智能微网系统中的主要组件，负责将直流电转换为交流电。

逆变器的输出电压受到电网电压的影响，因此需要引入电压控制环节。

能量储存装置主要用来平衡供需的差异，通过充放电控制来维持微网系统的电压和频率稳定。

可再生能源发电装置主要包括太阳能和风能发电，其输出电压和电流取决于天气和环境条件。

基于以上元件，可以建立智能微网系统的动态数学模型。

该模型可以用一组微分方程表示，包括逆变器控制环节、能量储存装置的能量变化、可再生能源发电装置的输出特性等。

利用这个模型，可以有效分析智能微网系统的动态变化和稳定性。

三、下垂控制策略下垂控制策略常用于智能微网系统的逆变器控制环节，其基本思想是通过监测电网电压和频率变化，调节逆变器的输出电流，以实现电网与智能微网系统的同步运行。

下垂控制策略中，输出电流与电网电压和频率的误差成正比。

当电网电压和频率下降时，逆变器增加输出电流，以便为电网提供更多电能。

而当电网电压和频率上升时，逆变器减少输出电流，并通过储能装置将多余的电能存储起来。

下垂控制策略的核心在于控制误差调整系数的设计。

通过合理设置控制参数，可以使逆变器对电网变化更敏感，从而提高微网系统对外界扰动的响应能力，并确保系统稳定运行。

四、稳定性分析为了评价智能微网系统的稳定性，可以利用线性稳定性分析方法进行研究。

微网逆变器的下垂控制策略研究而微网逆变器是微网系统中的关键组件，它起着转换能源、控制能流和保护机械设备的重要作用。

在微网逆变器中，下垂控制策略是非常关键的一部分，它通过监测微网内的电网电压和频率，控制逆变器的输出功率，以实现微网与电网的无缝切换和协同运行。

下垂控制策略是一种基于能量采集和传输的控制策略，其核心原理是通过降低微网逆变器的输出电压或频率，引导微网中的分布式电源向电网输出有限的电流或功率。

具体而言，下垂控制用于维持微网与电网之间的电压和频率的协调，同时保证微网中的能量管理和供应质量。

下垂控制策略在微网逆变器中的实现主要包括两个步骤：目标功率计算和输出电压/频率控制。

首先，通过监测微网内的电网电压和频率，计算出微网当前需要向电网输出的目标功率。

然后，根据目标功率和当前的逆变器输出功率，实现对逆变器输出电压或频率的控制。

当微网内的电压或频率与电网不一致时，下垂控制策略通过调整逆变器的输出电压或频率，使其与电网保持一致，从而实现微网与电网的协同运行。

在下垂控制策略的研究中，主要关注以下几个方面：一是电压和频率的协调控制。

由于微网逆变器要与电网保持稳定的电压和频率，因此在控制过程中需要考虑电压和频率的变化情况，合理选择控制策略以实现协调控制。

二是逆变器的响应速度和稳定性。

对于下垂控制策略来说，逆变器响应速度的快慢和稳定性的高低直接影响到微网与电网之间是否能够实现无缝切换和电能的传输。

因此，需要采用合适的控制算法和调节参数来提高逆变器的响应速度和稳定性。

三是光伏和风力发电的逆变器控制。

由于光伏和风力发电对网络的影响较大，其逆变器的控制也需要加以研究和优化。

例如，可以采用MPPT技术来提高光伏逆变器的能量转换效率，同时采用矢量控制技术来提高风力发电逆变器的稳定性。

综上所述，是微网领域中的重要研究方向。

通过优化下垂控制策略，可以实现微网与电网的无缝协同运行，提高微网的稳定性和可靠性，促进微网的发展和应用。

第３１卷第５期２０１４年１０月现　代　电　力Ｍｏｄｅｒｎ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　ＰｏｗｅｒＶｏｌ．３１　Ｎｏ．５Ｏｃｔ．２０１４文章编号：１００７－２３２２（２０１４）０５－０００１－０６文献标志码：Ａ中图分类号：ＴＭ７２７微电网的分层控制研究黎金英，艾　欣，邓玉辉（华北电力大学电气与电子工程学院，北京　１０２２０６）Ｓｔｕｄｙ　ｏｎ　Ｈｉｅｒａｒｃｈｉｃａｌ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　ｏｆ　ＭｉｃｒｏｇｒｉｄＬｅ　Ｋｉｍ　Ａｎｈ，ＡＩ　Ｘｉｎ，Ｄａｎｇ　Ｎｇｏｃ　Ｈｕｙ（Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　ａｎｄ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｎｏｒｔｈ　Ｃｈｉｎａ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｐｏｗｅｒ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ　１０２２０６，Ｃｈｉｎａ）基金项目：国家重点基础研究发展计划项目（９７３计划）（２００９ＣＢ　２１９７０６）摘　要：微电网技术具有许多优点，然而微电网中的分布式电源自身的不稳定性将导致微电网的运行控制困难。

针对此问题，提出了分层控制方法。

这种控制方法将分层控制分为三层，每一层独立完成自身的控制任务，通过通信通道向下层传达命令，且传达命令过程中不会影响系统的稳定性。

基于下垂控制方法，微电网分层控制的第一层为分布式电源和负荷控制，第二层为在第一层控制信号基础上的频率和电压幅值控制，第三层为微电网功率和主网功率控制。

利用Ｍａｔｌａｂ／ｓｉｍｕｌｉｎｋ对微电网接入主电网进行建模仿真，结果表明分层控制方法能够较好地实现对微电网的控制。

关键词：分布式电源；微电网；并网运行；下垂控制；分层控制Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｏｕｇｈ　ｍｉｃｒｏｇｒｉｄ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｈａｓ　ｍａｎｙ　ａｄｖａｎｔａ－ｇｅｓ，ｔｈｅ　ｉｎｓｔａｂｉｌｉｔｙ　ｏｆ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ　ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｓ　ｉｎ　ｍｉｃｒｏｇｒｉｄｗｉｌｌ　ｍａｋｅ　ｉｔ　ｈａｒｄ　ｔｏ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｓｙｓｔｅｍ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎ．Ｓｏ　ａ　ｈｉｅｒａｒ－ｃｈｉｃａｌ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｍｅｔｈｏｄ　ｉｓ　ｐｒｏｐｏｓｅｄ　ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ，ｉｎ　ｗｈｉｃｈ　ｔｈｅｈｉｅｒａｒｃｈｉｃａｌ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｉｓ　ｄｉｖｉｄｅｄ　ｉｎｔｏ　ｔｈｒｅｅ　ｌｅｖｅｌｓ．Ｅａｃｈ　ｌｅｖｅｌ　ａｃｃｏｍｐｌｉｓｈｅｓ　ｉｔｓ　ｏｗｎ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｔａｓｋｓ，ａｎｄ　ｃｏｎｔｒｏｌｃｏｍｍａｎｄ　ｉｓ　ｔｒａｎｓｍｉｔｔｅｄ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｌｏｗｅｒ　ｌｅｖｅｌ　ｔｈｒｏｕｇｈ　ｃｏｍｍｕｎｉ－ｃａｔｉｏｎ　ｃｈａｎｎｅｌ．Ｍｏｒｅｏｖｅｒ，ｔｈｅ　ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｏｆｔｈｅ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｃｏｍｍａｎｄ　ｓｈｏｕｌｄ　ｎｏｔ　ａｆｆｅｃｔ　ｔｈｅ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｓｙｓｔｅｍｓｔａｂｉｌｉｔｙ．Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｄｒｏｏｐ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｍｅｔｈｏｄ，ｔｈｅ　ｆｉｒｓｔ　ｌｅｖｅｌｏｆ　ｔｈｅ　ｍｉｃｒｏｇｒｉｄ　ｈｉｅｒａｒｃｈｉｃａｌ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｃｏｎｔｒｏｌｓ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｓ　ａｎｄ　ｌｏａｄｓ，ａｎｄ　ｇｉｖｅｓ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｓｉｇｎａｌｓ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｓｅｃ－ｏｎｄ　ｌｅｖｅｌ　ｔｏ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　ａｎｄ　ｖｏｌｔａｇｅ　ｍａｇｎｉｔｕｄｅ．Ｉｎ　ｔｈｅｔｈｉｒｄ　ｌｅｖｅｌ，ｐｏｗｅｒ　ｅｘｃｈａｎｇｅｓ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｔｈｅ　ｍｉｃｒｏｇｒｉｄ　ａｎｄ　ｔｈｅｐｏｗｅｒ　ｇｒｉｄ　ｃａｎ　ｂｅ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ．Ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ，Ｍａｔｌａｂ／Ｓｉｍｕ－ｌｉｎｋ　ｓｏｆｔｗａｒｅ　ｉｓ　ｕｓｅｄ　ｔｏ　ｂｕｉｌｄ　ａ　ｍｏｄｅｌ　ｏｆ　ｍｉｃｒｏｇｒｉｄ　ｃｏｎｎｅｃｔｅｄｔｏ　ｐｏｗｅｒ　ｇｒｉｄ．Ｔｈｅ　ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗ　ｔｈａｔ　ｈｉｅｒａｒｃｈｉｃａｌｃｏｎｔｒｏｌ　ｈａｓ　ｇｏｏｄ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓ　ｆｏｒ　ｍｉｒｃｒｏｇｒｉｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ　ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ；ｍｉｃｒｏｇｉｒｄ；ｇｒｉｄ－ｃｏｎｎｅｃｔ－ｅｄ；ｄｒｏｏｐ　ｍｅｔｈｏｄ；ｈｉｅｒａｒｃｈｉｃａｌ　ｃｏｎｔｒｏｌ０　引　言微电网是包括分布式电源（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ　ｇｅｎｅｒａ－ｔｉｏｎ，ＤＧ）、储能装置、能量变换装置、负荷、保护装置集中而成的小型系统［１］。

1。

图1下垂控制框图
上图中U0表示直流母线的参考电压,Udc是变换器的实际输出电压,I为实际输出电流。

再通过下垂控制的下垂曲线,可计算出输出电压的参考值Udcref,再经过电压电流双闭环控制得到单元变换器的控制信号。

下垂控制就是控制变换器的电压和电流或者电压和功率等运行在一条下垂曲线上的控制方式。

压偏差不能同时满足,仍然会存在不足之处。

图2功率电压补偿原理图
3改进下垂控制
上节所述的传统下垂控制中,微电网的母线电压功率等特性均与下垂曲线相关。

但是由于分布式电源的阻抗有差异,并不能有效的维持微电网的稳定。

现有一
种根据电压变化率U
̇和功率P
的改进下垂控制方法
,使
得电压U 以电压增量U
̇的方式参加下垂控制运算。

表达式为U
̇DCi =U ̇refi -K i (P refi -P DCi )(1U
̇DCi =U ̇DCi (0)+ʃU ̇DCi dt (. All Rights Reserved.。