微电网并离网运行模式切换的控制策略研究

发布时间：2017-10-15 13:48

  本文关键词：微电网并离网运行模式切换的控制策略研究

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【摘要】：微电网是解决分布式发电与大电网之间矛盾的有效手段,微电网技术的应用提高了可再生能源的利用率,减少了传统能源带来的环境污染。微电网运行中要求在孤岛和并网两种运行模式之间能够进行平滑切换,以充分发挥分布式发电的效能,持续不断地为当地负载供电,从这个角度来讲,对微网的运行控制研究有着重要意义。本文以低压微网系统为研究对象,针对微网的控制策略及控制模式平滑切换问题进行研究。首先,针对拟研究的微电网选取微源逆变器(Voltage Source Inverter-VSI),构建数学模型,在此基础上对微网目前常用的逆变器控制策略即PQ控制、V/F控制、下垂控制进行了研究分析。重点研究分析了下垂控制的使用条件,分析了各分布式电源(Distributed Generation-DG)不同的下垂响应时间对微网在某些特定条件下的稳定性和动态响应性能的影响,研究表明在有较高下垂响应时间的DG接入微网后,会引起微网中其它DG振荡,尤其是线路阻抗呈阻性的低压微网中,对下垂响应时间的这种敏感性更为明显。其次,对微源VSI电流型控制策略进行了改进。在微源VSI电流控制模式的基础上采用比例谐振(Proportion Resonance-PR)调节器作为微源的电流控制器,并设计了电压恢复控制器和频率恢复算法,实现了微网系统电压和频率的稳定。同时,设计了一种基于电流幅值下垂的功率均分算法,省去了功率的测量和反馈环节,提高了系统响应速度。改进的微网电流型控制策略同时适用于微网的孤岛运行和并网运行,统一了微网在孤岛/并网运行模式下的控制策略,避免了微网运行模式切换过程中因控制器的切换带来的冲击和不稳定。为了进一步提高微网切换的平滑性,采用了分区域切负荷的方法,并设计了微网的同步控制环节。最后,针对所改进的微网新型控制策略,建立了低压微网系统的仿真模型,并分别在单DG运行、微网孤岛运行以及微网并/离网运行切换等情况下对所设计的微网控制策略进行了算例仿真。仿真结果验证了该控制策略对微网的孤岛运行模式以及不同运行模式间的切换具有良好的控制效果,同时微网在负载变化以及运行模式切换时的暂态过程中都具有较好的动态性能。
【关键词】：微电网 孤岛运行 并网运行 模式切换 PR控制器
【学位授予单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM732
【目录】：

• 摘要7-8
• Abstract8-13
• 第1章 绪论13-20
• 1.1 课题背景及意义13-15
• 1.2 微电网的发展现状15-16
• 1.2.1 微网国外发展现状15
• 1.2.2 微网发展研究现状15-16
• 1.3 微电网运行控制的研究现状16-18
• 1.4 本文主要研究内容18-20
• 第2章 微源逆变器数学模型及其控制策略20-33
• 2.1 电压型并网逆变器的数学模型20-21
• 2.2 微源逆变器的控制方法21-26
• 2.2.1 PQ功率控制21-22
• 2.2.2 恒压恒频控制（V/f）22-23
• 2.2.3 下垂控制原理23-26
• 2.3 下垂控制下微网孤岛运行的分析26-32
• 2.3.1 下垂响应时间对微网动态性能的影响26-28
• 2.3.2 感性线路时下垂响应时间的影响分析28-31
• 2.3.3 阻性线路时下垂响应时间的影响分析31-32
• 2.4 本章小结32-33
• 第3章 基于电流调节的微网孤岛控制策略33-44
• 3.1 电流型控制策略的设计33-38
• 3.1.1 电流控制器的结构34-35
• 3.1.2 电压恢复控制器设计35-36
• 3.1.3 功率下垂控制器设计36-38
• 3.2 PLL锁相环的设计38-39
• 3.3 PR控制器以及频率恢复算法39-43
• 3.3.1 PR控制器40
• 3.3.2 参考电流相角的选取40-42
• 3.3.3 频率恢复算法42-43
• 3.4 本章小结43-44
• 第4章 微网的并网及并离网切换控制策略44-50
• 4.1 微网并网控制与并离网切换问题分析44-45
• 4.2 负荷的分区域切除控制45-46
• 4.3 同步并网控制策略46-49
• 4.4 本章小结49-50
• 第5章 仿真与分析50-57
• 5.1 低压微网系统及其仿真模型50-51
• 5.2 电流型控制策略下的单DG运行仿真51-53
• 5.3 电流型控制策略下的的微网孤岛运行仿真53-54
• 5.4 微电网并离网运行切换仿真54-56
• 5.5 本章小结56-57
• 结论与展望57-58
• 结论57
• 展望57-58
• 参考文献58-62
• 致谢62-63
• 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录63

【参考文献】

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本文编号：1037487