微网储能变流器的多场景控制研究

发布时间：2020-07-28 17:53

【摘要】：微网储能系统为分布式电源引入储能环节,使刚性系统转变为柔性系统,提高了分布式电源运行的灵活性和稳定性。而储能变流器作为储能装置与微网系统乃至大电网之间的关键接口设备,在并离网以及电网故障等场景下,其控制策略具有重要意义,关系着整个系统的运行性能。本文调研了微电网以及储能变流器的研究现状,对储能变流器的应用场景进行了归纳总结,在此基础上对平滑切换、孤岛检测以及故障穿越问题进行了研究,主要工作及创新点如下:(1)建立储能变流器的数学模型,给出了一种电流下垂控制的储能变流器控制方法,通过建立小信号模型,分析其关键参数对系统性能的影响,给出了相关参数的设计依据。(2)基于预同步控制的并离网平滑切换以及基于支持向量机的被动式孤岛检测方法研究。首先分析了传统的基于控制模式切换的并离网切换方法存在的局限性,在电流下垂的基础上提出一种改进的预同步控制策略,通过对电网电压两个旋转坐标量的无差跟踪,实现储能变流器由孤岛运行模式向并网运行模式的平滑切换;然后分析了非计划孤岛的特性以及检测原理,为避免主动式检测方法对电能质量的影响,提出一种基于支持向量机的被动式孤岛检测方法,以公共连接点的电压和变流器输出电流谐波以及比值作为特征变量建立分类模型实现对并网和孤岛的判断,并且通过遗传算法优化支持向量机的参数,可以有效的识别孤岛。(3)基于功角滞环的储能变流器故障穿越控制。针对并网运行时的电网故障问题,详细分析了功率下垂和电流下垂的故障特性,基于电流下垂提出了一种功角滞环的故障穿越控制,在故障时将功角保持在故障前稳态值的一定范围内,使其平稳度过故障暂态阶段,且能够在故障清除时快速恢复到故障前的状态,同时由于电流下垂优越的故障特性避免了故障时输出有功电流的过流现象,并且按照故障穿越要求提供无功支撑。(4)搭建了储能系统实验平台,对实验平台的拓扑结构及功能进行了描述,在此平台上,对文中所提的电流下垂并联运行、模式切换以及故障穿越控制进行了实验验证。
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM46
【图文】：

拓扑图,储能系统,实验平台,拓扑

第五章储能平台设计及实验研究第五章储能平台设计及实验研究本章首先介绍储能系统实验平台的设计，主要包括系统的拓扑结构和关键设备的功能以及 EtherCAT 的相关技术，然后基于此实验平台对所研究课题中的控制策略等进行验证，如储能变流器的并机均流、并离网无缝切换及故障穿越实验，进一步验证了所提控制策略的准确性，文中将给出详细的实验过程。5.1 储能系统实验平台储能系统实验平台主要包括三台储能变流器、三组电池、一组负荷及智能网关和 MGCC 中央控制层，储能变流器交流侧共交流母线并联运行，每台变流器均有本地运行和远程调度运行模式。试验平台的拓扑结构图如图 5.1 所示

结构图,储能系统,实验平台,变流器

图 5.2 储能系统实验平台Fig 5.2 Energy storage system experimental platform5.1.1 储能变流器储能变流器采用 100kVA 的三相双向变流器，可以实现整流和逆变功能，变流器的结构图如图 5.3 所示，主要包括了驱动电路、调理电路和控制器等部分。变压器DY11直流电源 Y采样调理电路流母线交驱动电路K

通讯结构

合肥工业大学硕士学位论文据链路层之间的协议，ET1100 与应用层包括两种通讯模式，串行通信分别是基于 IO 端口和基于 SPI 端口来实现的，信端口来实现，考虑到实验中对中间数据的监控以及指令算法对于数据传输的快速性及实时性的要求，本实验平台站选用的是倍福公司的 CX5130 工控机，在 PC 系统上，使inCAT3软件作为开发工具，TwinCAT3支持多种的编程语形图、ST 语言等，同时可以结合 C++实现可视化编程。

【参考文献】