交直流混合微电网电能质量与稳定性分析

发布时间：2020-06-21 12:59

【摘要】：随着直流配电网的迅速发展,直流电能质量问题得到了越来越多的重视。然而由于直流配电项目实际数据的缺乏,直流电能质量的研究还处于刚起步的阶段。交直流混合微电网的拓扑结构为同时研究交直流电能质量问题提供了良好的工程背景。本文依托于国网浙江省电力公司电力科学研究院“交直流混合微电网电能质量分析与控制”科技项目,基于国内某实际交直流混合微电网示范工程,结合仿真分析与实测数据,研究了交直流混合微电网的控制策略、电能质量和稳定性问题及其改进方法。本文的研究结果不仅对交直流混合微电网的规划建设、运行控制,还对直流配电系统电能质量标准的制定和完善具有参考意义。本文首先基于虚拟阻抗的双层直流下垂控制,针对系统并网运行模式下的“经济性”目标和离网运行模式下的“可靠性”目标,在两种运行模式下分别对微网内多个分布式电源和变流器建立了相应的控制策略。在EMTP-RV中搭建微电网的仿真模型,运行结果表明功率波动时,微电网内各变流器控制单元迅速响应,母线电压有微小波动且可以迅速恢复至额定值,具有良好的动态响应特性。结合现场测量数据,对交流和直流电能质量进行分析,指出了系统中存在的电能质量问题。提出了与直流电网安全可靠运行密切相关的三个直流电能质量指标:直流电压偏差、直流电压波动和直流电压谐波,通过小波变换的方法实现对不同直流电能质量指标的准确提取。针对示范工程并网运行时出现的电能质量问题,分析问题产生的原因,并通过从内部改进有源滤波器的控制策略和从外部修改电气参数两个方面来提高有源滤波器的滤波效果,从而提高系统电能质量。搭建了并联型有源滤波器的仿真模型,并提出了基于模糊逻辑的直流侧电压控制方法,相比于传统的PI控制器,提高了有源滤波器的滤波效果、动态响应速度、跟踪性能以及鲁棒性。最后通过对并联型有源滤波器谐波补偿特性的研究,提出了提高系统电能质量的外部参数改进方法,并通过仿真验证了方法的有效性。根据实测数据记录的孤岛运行时出现的谐振失稳问题,分析失稳问题产生的原因,并依据Nyquist阻抗匹配原则给出了提高系统稳定性的具体方法,最后通过仿真验证了方法的有效性。
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM71
【图文】：

逦交流ＤＧ逦交流负荷逡逑图１－１交流微电网典型结构图逡逑Ｆｉｇ．邋１－１邋Ａ邋ｔｙｐｉｃａｌ邋ＡＣ邋ｍｉｃｒｏｇｒｉｄ邋ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ邋ｄｉａｇｒａｍ逡逑１．２．２直流微电网逡逑由于光伏电源、储能电池、电动汽车的直流特性，直流微电网现今也得到了迅逡逑速的发展。直流微电网通过直流母线进行功率输送。直流储能、直流ＤＧ以及直流逡逑负荷通过ＤＣ／ＤＣ变换器连接在直流母线上；交流储能、交流ＤＧ以及交流负荷通逡逑过ＡＣ／ＤＣ变换器连接在直流母线上，其典型结构如图１－２所示。直流微电网具有逡逑系统控制简单、传输损耗少、运行性能好等优点；同时也存在直流母线扩容受限和逡逑当ＤＣ／ＡＣ变换器模块出现故障时风力发电等交流分布式电源无法投入使用的挑战。逡逑配电网逡逑？逦＾—１逡逑直流储能逦直流ＤＧ逦直流负荷逡逑ｒ逦！逡逑ＡＣ／ＤＣ逦ＤＣ／ＤＣ逦ＤＣ／ＤＣ逦ＤＣ／ＤＣ逡逑直流母线逦￣＿ｊ＿￣逡逑ＤＣ／ＡＣ逦ＤＣ／ＡＣ逦ＤＣ／ＡＣ逡逑交流储能逦交流ＤＧ逦交流负荷逡逑图１－２直流微电网典型结构图逡逑Ｆｉｇ．邋１－２邋Ａ邋ｔｙｐｉｃａｌ邋ＤＣ邋ｍｉｃｒｏｇｒｉｄ邋ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ邋ｄｉａｇｒａｍ逡逑３逡逑

直流微电网通过直流母线进行功率输送。直流储能、直流ＤＧ以及直流逡逑负荷通过ＤＣ／ＤＣ变换器连接在直流母线上；交流储能、交流ＤＧ以及交流负荷通逡逑过ＡＣ／ＤＣ变换器连接在直流母线上，其典型结构如图１－２所示。直流微电网具有逡逑系统控制简单、传输损耗少、运行性能好等优点；同时也存在直流母线扩容受限和逡逑当ＤＣ／ＡＣ变换器模块出现故障时风力发电等交流分布式电源无法投入使用的挑战。逡逑配电网逡逑？逦＾—１逡逑直流储能逦直流ＤＧ逦直流负荷逡逑ｒ逦！逡逑ＡＣ／ＤＣ逦ＤＣ／ＤＣ逦ＤＣ／ＤＣ逦ＤＣ／ＤＣ逡逑直流母线逦￣＿ｊ＿￣逡逑ＤＣ／ＡＣ逦ＤＣ／ＡＣ逦ＤＣ／ＡＣ逡逑交流储能逦交流ＤＧ逦交流负荷逡逑图１－２直流微电网典型结构图逡逑Ｆｉｇ．邋１－２邋Ａ邋ｔｙｐｉｃａｌ邋ＤＣ邋ｍｉｃｒｏｇｒｉｄ邋ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ邋ｄｉａｇｒａｍ逡逑３逡逑

【参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 闫俊丽;彭春华;陈臣;;基于动态虚拟阻抗的低压微电网下垂控制策略[J];电力系统保护与控制;2015年21期

2 丁明;田龙刚;潘浩;张雪松;周金辉;;交直流混合微电网运行控制策略研究[J];电力系统保护与控制;2015年09期

3 贾鹏宇;李艳;郑琼林;;电压型级联系统中减小源变换器输出阻抗的有源阻尼控制方法[J];电工技术学报;2015年08期

4 高一波;徐习东;金阳忻;裘鹏;陆翌;黄晓明;;交流侧接地故障对直流配电网电压平衡影响[J];电网技术;2014年10期

5 张平;石健将;李荣贵;龙江涛;何湘宁;;低压微网逆变器的“虚拟负阻抗”控制策略[J];中国电机工程学报;2014年12期

6 冯宇哲;武健;侯睿;徐殿国;;并联有源电力滤波器多目标虚拟有源阻尼控制[J];电力电子技术;2014年03期

7 戴珂;刘聪;李彦龙;张树全;康勇;;并联型APF对两类非线性负载的谐波补偿特性研究[J];电工技术学报;2013年09期

8 陆晓楠;孙凯;Josep Guerrero;黄立培;;适用于交直流混合微电网的直流分层控制系统[J];电工技术学报;2013年04期

9 张国荣;王新兵;乔龙洋;;直流微网中母线电压对直流负载影响[J];电气自动化;2013年02期

10 张学广;刘义成;王瑞;徐殿国;;一种新型的PWM变换器LCL滤波器有源阻尼控制策略[J];电工技术学报;2011年10期

相关博士学位论文 前1条

1 刘聪;并联型有源电力滤波器谐波抑制性能优化技术研究[D];华中科技大学;2014年

相关硕士学位论文 前4条

1 孟庆南;直流微电网下垂控制策略的研究[D];安徽大学;2018年

2 安琪;有源电力滤波器直流侧母线电压的优化控制研究[D];中国矿业大学;2015年

3 韩宏伟;三相谐波电能提取电路研究[D];河南理工大学;2014年

4 张学友;基于神经网络的APF检测及控制策略研究[D];合肥工业大学;2010年

本文编号：2724098