- 科学出版社
- 9787030829382
- 1版
- B5
- 2026-03
作者简介
内容简介
新型电力系统具有高比例可再生能源、高比例电力电子装备、功率随机性波动性大、系统惯性降低、集中式大容量机组被分布式小容量机组取代等显著特征，对其频率稳定和安全运行带来了挑战。本书以提高新型电力系统频率稳定性和安全性为目标，采用自下而上的分层控制优化结构，开展了多时间尺度频率响应方法研究。在逆变器控制层面，提出构网型逆变器虚拟惯性控制及其无锁相环的快速同步控制方法；在新能源频率主动支撑方面，提出了光储系统主动参与电力系统频率调节的自适应功率控制方法；在二次调频及优化调度层面，设计了异质多源协同AGC方法及考虑频率安全约束的经济调度策略。研究成果为新型电力系统的频率稳定性控制提供了理论依据与技术参考。
目录
目录
前言
第1章 绪论 1
1.1 研究背景与意义 1
1.2 新型电力系统频率稳定控制研究现状 2
1.2.1 新型电力系统惯性响应研究现状 3
1.2.2 新型电力系统一次调频研究现状 4
1.2.3 新型电力系统二次调频研究现状 6
1.3 问题提出及解决思路 8
1.4 本书章节安排 10
参考文献 11
第2章 逆变器接口电源控制模式 15
2.1 引言 15
2.2 DC/AC逆变器不同控制模式下的比例积分控制策略 15
2.2.1 有功功率/无功功率控制模式 15
2.2.2 电压/频率控制模式 16
2.2.3 下垂控制模式 16
2.2.4 虚拟同步发电机控制模式 17
2.2.5 跟网型控制模式和构网型控制模式 18
2.3 构网型逆变器的数学模型及其控制策略 20
2.3.1 基于LCL滤波器的构网型逆变器系统模型 20
2.3.2 基于下垂控制的构网型逆变器功率环控制器设计 22
2.3.3 基于传统比例积分控制的电压环控制器和电流环控制器设计 24
2.3.4 基于自适应滑模控制的电压环控制器和电流环控制器设计 25
2.4 仿真验证 31
2.4.1 单台构网型逆变器系统固定负载下性能验证 31
2.4.2 单台构网型逆变器系统变化负载下性能验证 33
2.5 本章小结 35
参考文献 35
第3章 构网型逆变器虚拟同步发电机及无锁相环同步控制 37
3.1 引言 37
3.2 基于滑模控制的电压-电流双闭环控制 37
3.2.1 电流环控制 38
3.2.2 电压环控制 41
3.3 基于虚拟同步发电机的构网型控制及无锁相环同步控制 42
3.3.1 虚拟同步发电机控制策略 42
3.3.2 无锁相环同步控制策略 43
3.4 仿真验证 46
3.4.1 参数设计 47
3.4.2 构网型逆变器孤岛模式仿真验证 48
3.4.3 构网型逆变器离并网无缝切换仿真验证 50
3.5 实验验证 53
3.5.1 构网型逆变器孤岛模式实验验证 53
3.5.2 构网型逆变器离并网无缝切换实验验证 56
3.6 本章小结 57
参考文献 58
第4章 多并联构网型逆变器协同同步控制策略 61
4.1 引言 61
4.2 多并联构网型逆变器系统结构及其并网同步控制目标 61
4.3 分布式协同并网同步控制策略 63
4.3.1 分布式二次控制策略 63
4.3.2 并网同步控制策略 69
4.4 算例分析 73
4.4.1 分布式二次控制收敛性验证 74
4.4.2 分布式协同并网同步控制策略有效性验证 75
4.4.3 负载变化有效性验证 77
4.4.4 实验验证 78
4.5 本章小结 81
参考文献 81
第5章 光伏发电系统频率主动支撑控制 82
5.1 引言 82
5.2 光伏发电系统控制结构 82
5.2.1 光伏阵列特性分析 82
5.2.2 基于滑模控制的光伏发电最大功率点追踪 84
5.2.3 光伏发电系统DC/DC变换器控制策略 85
5.2.4 光伏发电系统DC/AC逆变器控制策略 85
5.3 基于滑模控制的自适应最大功率点追踪控制算法设计 86
5.4 算例分析 90
5.4.1 控制算法参数设计 92
5.4.2 负载变化时调频性能验证 95
5.4.3 辐照度变化时调频性能验证 98
5.5 本章小结 100
参考文献 101
第6章 面向电力系统频率主动支撑的光储系统自适应协同控制 104
6.1 引言 104
6.2 储能系统模糊自适应虚拟同步发电机控制 104
6.2.1 虚拟同步发电机模型 104
6.2.2 基于模糊自适应的虚拟惯性控制 106
6.3 参与频率主动支撑的光伏发电系统模糊自适应滑模控制 108
6.4 算例分析 116
6.4.1 仿真模型介绍 116
6.4.2 储能系统基于模糊自适应的虚拟同步发电机控制算法验证 116
6.4.3 光伏发电系统基于模糊自适应滑模控制的频率支撑算法验证 117
6.5 本章小结 121
参考文献 122
第7章 基于混沌自适应灰狼优化的异质调频机组分散式自动发电控制
算法 123
7.1 引言 123
7.2 单区域自动发电控制模型及目标 123
7.2.1 单区域自动发电控制系统构建 123
7.2.2 控制器设计 126
7.2.3 自动发电控制目标 127
7.3 分散式自动发电控制算法设计 127
7.3.1 频率恢复控制 127
7.3.2 分散式功率分配策略 128
7.4 混沌自适应灰狼优化算法 129
7.4.1 灰狼优化算法 129
7.4.2 混沌自适应方法 131
7.5 算例分析 132
7.5.1 单区域自动发电控制系统模型介绍 132
7.5.2 本章所提分散式自动发电控制算法与传统集中式比例积分算法比较 133
7.5.3 本章所提分散式自动发电控制算法与其他分散式自动发电控制算法比较 135
7.5.4 本章所提分散式自动发电控制算法灵敏度分析 136
7.5.5 新能源渗透率降低时本章所提分散式自动发电控制算法性能表现 137
7.6 本章小结 139
参考文献 139
第8章 基于固定时间滑模控制的异质调频机组分布式事件触发自动发电
控制算法 141
8.1 引言 141
8.2 系统模型和自动发电控制架构 141
8.2.1 异质调频机组模型 141
8.2.2 自动发电控制目标及架构 142
8.3 基于固定时间滑模控制的分布式自动发电控制算法 144
8.3.1 分布式固定时间区域控制误差发掘算法 144
8.3.2 事件触发通信机制设计 146
8.3.3 基于固定时间滑模控制的自动发电控制策略 149
8.4 基于事件触发的固定时间分布式比例负载分配算法设计 151
8.4.1 固定时间分布式比例负载分配算法 151
8.4.2 事件触发通信机制设计 154
8.5 算例分析 155
8.5.1 仿真模型搭建与参数设计 155
8.5.2 所提控制策略和事件触发通信机制性能验证 156
8.5.3 不同自动发电控制算法性能比较 159
8.6 本章小结 161
参考文献 161
第9章 结论与展望 164
9.1 结论 164
9.2 展望 165
前言
第1章 绪论 1
1.1 研究背景与意义 1
1.2 新型电力系统频率稳定控制研究现状 2
1.2.1 新型电力系统惯性响应研究现状 3
1.2.2 新型电力系统一次调频研究现状 4
1.2.3 新型电力系统二次调频研究现状 6
1.3 问题提出及解决思路 8
1.4 本书章节安排 10
参考文献 11
第2章 逆变器接口电源控制模式 15
2.1 引言 15
2.2 DC/AC逆变器不同控制模式下的比例积分控制策略 15
2.2.1 有功功率/无功功率控制模式 15
2.2.2 电压/频率控制模式 16
2.2.3 下垂控制模式 16
2.2.4 虚拟同步发电机控制模式 17
2.2.5 跟网型控制模式和构网型控制模式 18
2.3 构网型逆变器的数学模型及其控制策略 20
2.3.1 基于LCL滤波器的构网型逆变器系统模型 20
2.3.2 基于下垂控制的构网型逆变器功率环控制器设计 22
2.3.3 基于传统比例积分控制的电压环控制器和电流环控制器设计 24
2.3.4 基于自适应滑模控制的电压环控制器和电流环控制器设计 25
2.4 仿真验证 31
2.4.1 单台构网型逆变器系统固定负载下性能验证 31
2.4.2 单台构网型逆变器系统变化负载下性能验证 33
2.5 本章小结 35
参考文献 35
第3章 构网型逆变器虚拟同步发电机及无锁相环同步控制 37
3.1 引言 37
3.2 基于滑模控制的电压-电流双闭环控制 37
3.2.1 电流环控制 38
3.2.2 电压环控制 41
3.3 基于虚拟同步发电机的构网型控制及无锁相环同步控制 42
3.3.1 虚拟同步发电机控制策略 42
3.3.2 无锁相环同步控制策略 43
3.4 仿真验证 46
3.4.1 参数设计 47
3.4.2 构网型逆变器孤岛模式仿真验证 48
3.4.3 构网型逆变器离并网无缝切换仿真验证 50
3.5 实验验证 53
3.5.1 构网型逆变器孤岛模式实验验证 53
3.5.2 构网型逆变器离并网无缝切换实验验证 56
3.6 本章小结 57
参考文献 58
第4章 多并联构网型逆变器协同同步控制策略 61
4.1 引言 61
4.2 多并联构网型逆变器系统结构及其并网同步控制目标 61
4.3 分布式协同并网同步控制策略 63
4.3.1 分布式二次控制策略 63
4.3.2 并网同步控制策略 69
4.4 算例分析 73
4.4.1 分布式二次控制收敛性验证 74
4.4.2 分布式协同并网同步控制策略有效性验证 75
4.4.3 负载变化有效性验证 77
4.4.4 实验验证 78
4.5 本章小结 81
参考文献 81
第5章 光伏发电系统频率主动支撑控制 82
5.1 引言 82
5.2 光伏发电系统控制结构 82
5.2.1 光伏阵列特性分析 82
5.2.2 基于滑模控制的光伏发电最大功率点追踪 84
5.2.3 光伏发电系统DC/DC变换器控制策略 85
5.2.4 光伏发电系统DC/AC逆变器控制策略 85
5.3 基于滑模控制的自适应最大功率点追踪控制算法设计 86
5.4 算例分析 90
5.4.1 控制算法参数设计 92
5.4.2 负载变化时调频性能验证 95
5.4.3 辐照度变化时调频性能验证 98
5.5 本章小结 100
参考文献 101
第6章 面向电力系统频率主动支撑的光储系统自适应协同控制 104
6.1 引言 104
6.2 储能系统模糊自适应虚拟同步发电机控制 104
6.2.1 虚拟同步发电机模型 104
6.2.2 基于模糊自适应的虚拟惯性控制 106
6.3 参与频率主动支撑的光伏发电系统模糊自适应滑模控制 108
6.4 算例分析 116
6.4.1 仿真模型介绍 116
6.4.2 储能系统基于模糊自适应的虚拟同步发电机控制算法验证 116
6.4.3 光伏发电系统基于模糊自适应滑模控制的频率支撑算法验证 117
6.5 本章小结 121
参考文献 122
第7章 基于混沌自适应灰狼优化的异质调频机组分散式自动发电控制
算法 123
7.1 引言 123
7.2 单区域自动发电控制模型及目标 123
7.2.1 单区域自动发电控制系统构建 123
7.2.2 控制器设计 126
7.2.3 自动发电控制目标 127
7.3 分散式自动发电控制算法设计 127
7.3.1 频率恢复控制 127
7.3.2 分散式功率分配策略 128
7.4 混沌自适应灰狼优化算法 129
7.4.1 灰狼优化算法 129
7.4.2 混沌自适应方法 131
7.5 算例分析 132
7.5.1 单区域自动发电控制系统模型介绍 132
7.5.2 本章所提分散式自动发电控制算法与传统集中式比例积分算法比较 133
7.5.3 本章所提分散式自动发电控制算法与其他分散式自动发电控制算法比较 135
7.5.4 本章所提分散式自动发电控制算法灵敏度分析 136
7.5.5 新能源渗透率降低时本章所提分散式自动发电控制算法性能表现 137
7.6 本章小结 139
参考文献 139
第8章 基于固定时间滑模控制的异质调频机组分布式事件触发自动发电
控制算法 141
8.1 引言 141
8.2 系统模型和自动发电控制架构 141
8.2.1 异质调频机组模型 141
8.2.2 自动发电控制目标及架构 142
8.3 基于固定时间滑模控制的分布式自动发电控制算法 144
8.3.1 分布式固定时间区域控制误差发掘算法 144
8.3.2 事件触发通信机制设计 146
8.3.3 基于固定时间滑模控制的自动发电控制策略 149
8.4 基于事件触发的固定时间分布式比例负载分配算法设计 151
8.4.1 固定时间分布式比例负载分配算法 151
8.4.2 事件触发通信机制设计 154
8.5 算例分析 155
8.5.1 仿真模型搭建与参数设计 155
8.5.2 所提控制策略和事件触发通信机制性能验证 156
8.5.3 不同自动发电控制算法性能比较 159
8.6 本章小结 161
参考文献 161
第9章 结论与展望 164
9.1 结论 164
9.2 展望 165
