直流微电网分布式优化和控制策略研究

发布时间：2020-09-07 21:06

　　 随着风能、光伏发电等可再生能源渗透率的提高,能够实现大规模、形式多样的分布式发电设备稳定运行的微电网将成为未来能源互联网的重要组成部分。相比于交流微电网,直流微电网具有能源变换环节少和控制方便等优点,且不存在变压器冲击电流、频率同步和无功功率等问题,是更理想的组网方式。因此,研究更加安全灵活的实现直流微电网母线电压稳定、负载均衡和全局功率损耗最小化的分布式优化和控制策略具有重要理论意义和工程价值。论文主要基于多智能体系统有向图下有限时间平均一致性算法研究实现孤岛直流微电网全局传输功率损耗最小化和负载均衡的分布式优化和控制算法。为了降低孤岛直流微电网中电力电子变换器的转换功率损耗和传输线路上的传输功率损耗,建立孤岛直流微电网全局传输功率损耗优化模型并推导得到全局传输功率损耗最小化条件。进一步地,基于该条件和有向图下有限时间平均一致性算法提出可同时实现孤岛直流微电网全局平均母线电压调节和全局传输功率损耗最小化的分布式优化和控制框架。此外,考虑到负载均衡可大大提高直流微电网中分布式发电设备和储能设备的运行效率和使用寿命,且负载均衡和全局传输功率损耗最小化不能同时完全实现,将完全实现负载均衡的条件放松为保证任意两台分布式电源输出电流标幺值之差不超过设定的最大容许偏差,并提出自适应优化权值对负载均衡和全局传输功率损耗最小化进行整合,推导得到考虑负载均衡的全局传输功率损耗最小化条件。基于该条件和有向图下有限时间平均一致性算法,提出可同时实现孤岛直流微电网全局平均母线电压调节和考虑负载均衡的全局传输功率损耗最小化的分布式优化和控制框架。本文提出的两种分布式优化和控制框架均不依赖直流微电网的导纳矩阵和负荷分布等全局信息,且只要求通信网络为强连通网络。最后,分析了孤岛直流微电网在两种分布式优化和控制框架下的稳定性。采用MATLAB/Simulink建立了两种分布式优化和控制框架下的环形孤岛直流微电网仿真模型,并对系统正常运行和分别考虑通信故障和负荷变化的工况进行了仿真分析,从而验证算法的有效性。
【学位单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TM721.1
【部分图文】：

DC/DC变流器Simulink模型结构图

一层控制Simulink模型结构图

图 3.9 二层控制 Simulink 模型结构图表 3.1 DC/DC 变流器参数DC/DC 变流器输入电压(V)输出电容(F)输出电感(H)下垂系数额定输出电流 (A)本地负荷( 1 80 6 10-64 10-30.1 120 102 100 6 10-64 10-30.1 90 203 100 6 10-64 10-30.1 60 204 80 6 10-64 10-30.1 90 105 80 6 10-64 10-30.1 60 106 100 6 10-64 10-30.1 120 20表 3.2 DC/DC 变流器功率转换损耗系数DC/DC 变流器 a b c1 0.856 0.6249 8.3582 0.776 0.8526 5.1093 0.465 0.9145 7.736

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本文编号：2813832