基于鲁棒控制的微电网同步与稳定控制研究
发布时间：2022-01-17 11:22
现如今,随着能源需求增加和环境资源浪费等挑战,分布式发电（DG）逐渐进入到现代配电系统中。微电网作为一种小型低压供电网络,如今被广泛应用,其至少包含一种分布式发电。若微电网和主电网进行并网联结,微电网的电压、频率等需要满足一定的同步标准才能同步联结;否则会对主电网系统的稳定运行造成冲击、甚至损坏分布式电源等设备。本文通过使用μ综合分析法,设计出一种鲁棒控制器来解决含多种类型电源的复杂微电网系统与主电网同步与稳定控制问题。本文首先说明了微电网的基本概念,引入鲁棒控制理论,对稳定性进行了举例分析。PI控制与PQ控制等经典控制策略要依赖精确的物理模型才能建立,这对于处理复杂模型有着很大的困难。而鲁棒控制理论的出现弥补了上述控制策略的不足,能使控制系统保证预期的动态品质和稳定性。其能通过将各种不确定性影响考虑在内,使用函数约束条件来设计一个鲁棒控制器,从而使其在一定范围内进行参数改变,来保证系统整体的稳定性。接下来说明了线性系统不确定性模型,以及系统的内部稳定性和外部稳定性,介绍了标椎鲁棒控制理论,对加入鲁棒控制器的系统稳定性通过举例进行了分析,并详述了μ综合分析法。然后进行了含有多种电源的微...
【文章来源】：华北水利水电大学河南省
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【图文】：
018年我国各种能源占比Fig.1-1TheproportionofvariousenergysourcesinChinain2018
1绪论51.3微电网研究现状1.3.1国内研究现状中国对于微电网的研究起步比较晚，不过中国政府却十分重视关于可再生能源领域的发展。其中，微电网在环保、救灾过程中的适用性和许多优点是非常明显的。特别是将微电网系统使用在可再生电能的输送，能提高当地的电能质量。中国已经建造了许多微电网模拟实验室与示范工程。其中实验室包括天津大学微电网实验室、浙江省国网微电网实验室、合肥工业大学微电网实验室等。而在示范工程方面，北京左安门微电网示范工程、浙江东极岛独立微电网示范工程等也建设成功。在由浙江电力试验研究院主导的关于微电网领域的课题中，主要研究了微电网并网联结的影响、所需的控制策略、能安全接入主电网的指导准则还有微电网的社会效益和经济价值；这些实验室和示范工程在很多方面佐证了巨大的潜力。1.3.2国外研究现状在2000年，美国电力可靠性解决方案协会已经开始对于微电网的构造、与主电网的并网运行、对于电能质量的影响开始了早期的探索[9]。首次从理论层面对于分布式发电进行了探究，为了能更好的从实际技术的角度进行检验，美国的电力公司与电力可靠性解决方案协会进行合作，在Columbus＆Dolan技术中心开始建造微电网技术实验室。美国典型的微电网结构如图1-2所示。如今关于微电网涉及的主要技术领域包括：（1）不依赖高故障风险的电流继电保护方法；（2）孤岛与并网运行模式间的自动无缝切换；（3）保持频率、电压稳定的控制策略。图1-2美国典型微电网结构Fig.1-2TypicalUSmicrogridstructure
华北水利水电大学硕士学位论文6在欧盟，由于欧洲国家整体面积较小，化石能源存储量不多，所以更加注重分布式发电系统的理论研究。在包括微电网内分布式电源能量管理、微网并网和孤岛切换运行的理念等方面已经取得了实质性进展。现今欧盟典型的微电网结构如图1-3所示。它的主要研究领域包括；（1）使用先进的互联网与信息技术，使用新型控制策略，保证微电网有效协调运行；（2）开发网络设计理念；（3）开展商业和使用层面相关协定标准化数字化和硬件设备规范化工作；（4）展开微电网对整个欧盟电力系统的增强，从而能节约资源，更好的减少对石化燃料的依赖。图1-3欧盟典型微电网结构Fig.1-3TypicalEUmicrogridstructure在日本，微电网模范工程建设和分布式能源发电等方面一直处于世界的领先地位[10]。日本新能源产业的技术综合开发机构（NEDO）是现今日本最大最完整的分布式能源研究机构，主要解决并网过程中电压波动带来的例如电能质量降低等问题。已分别在爱知县、京都和八户建立了三个微网示范性研究工程。在爱知县的微电网示范工程中，分布式发电系统包含风力发电、光伏电池、蓄电池和储能电池系统，对于微电网的负载跟踪能力进行了主要研究。在京都的微电网示范工程中，主要研究了能量管理系统，从而实现了在5分钟以内功率不平衡幅度能限制8%以下的控制要求。在八户的微电网示范工程中，分布式发电系统包括小型风力机、光伏发电和生物能发电。研究的微电网控制策略主要包含有三个方面：电力能源供给规划、连接处每秒级的潮流控制以及在每十分钟一次的调度。也有其他的日本学者提出了智能能量供给系统，将会拥有良好可靠性[11]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]内接一任意负载的n阶T形网络的电特性[J]. 谭志中,赵嘉诚,丁鲁钰,张庆华. 大学物理. 2019(06)
[2]微电网运行与控制IEC标准进展与分析[J]. 张建华,史佳琪,郑德化,别朝红,栾文鹏,马文媛,刘阳. 电力系统自动化. 2018(24)
[3]气候变化将进一步加剧全球旱地的扩张[J]. Jianping Huang,Haipeng Yu,Xiaodan Guan,王乐扬. 华北水利水电大学学报(自然科学版). 2018(02)
[4]基于MATLAB的梯形渠道横断面优化设计[J]. 仵峰,马地,宰松梅,吴玉博,冯雪芳. 华北水利水电大学学报(自然科学版). 2018(01)
[5]可再生能源发电现状及发展建议[J]. 姜鑫,乔佳,张雄君,石书强. 煤气与热力. 2018(01)
[6]基于频率响应法的发电机低励限制与PSS协调控制[J]. 孙博,康积涛,潘志豪. 电力系统自动化. 2018(01)
[7]面向微电网三相电压不平衡补偿的逆变器并网控制[J]. 王吉彪,陈启宏,刘莉,张立炎,全书海. 电力系统自动化. 2017(08)
[8]基于同步逆变器的微电网二次调频策略及特性分析[J]. 梁英,盛万兴,钟庆昌,刘东奇. 中国电机工程学报. 2017(02)
[9]发电机叠加型低励限制对电力系统动态稳定影响机制[J]. 丁建顺,王青,马世英,牛栓保,宋云亭,栗然. 电力系统自动化. 2016(08)
[10]基于分层控制的微电网与电网同步控制策略[J]. 冯伟,关雅娟,鞠昌斌,杨子龙,许洪华. 太阳能学报. 2016(02)
博士论文
[1]微电网若干工程关键技术研究[D]. 孙建龙.东南大学 2016
[2]分布式光伏发电微电网供能系统研究[D]. 袁建华.山东大学 2011
[3]基于遗传算法的鲁棒控制问题研究[D]. 潘伟.东北大学 2006
硕士论文
[1]直流微电网的小扰动稳定性能的研究[D]. 马文飞.安徽理工大学 2019
[2]带混合储能的多区域互联电力系统负荷频率控制策略的研究[D]. 盛丽娜.江南大学 2019
[3]基于Quasi-Z源逆变器的风力发电系统控制[D]. 朱冷雪.华北水利水电大学 2019
[4]基于鲁棒控制理论的HEV模式切换协调控制策略[D]. 李海晓.河南科技大学 2018
[5]同步发电机励磁系统的低励限制与PSS协调控制研究[D]. 孙博.西南交通大学 2018
[6]二级光伏并入微电网的μ值鲁棒控制[D]. 付强.华北电力大学 2018
[7]含多种分布式电源的微电网的同步控制及相关问题研究[D]. 秦晓佳.合肥工业大学 2016
[8]发电机励磁辅助功能对电力系统稳定运行的影响研究[D]. 丁建顺.华北电力大学 2016
[9]基于H∞混合灵敏度的微电网频率控制研究[D]. 陈金元.华南理工大学 2015
[10]基于PSCAD的直流微电网建模及控制策略研究[D]. 胡墨擎.东北大学 2014
本文编号：3594642
【文章来源】：华北水利水电大学河南省
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【图文】：
018年我国各种能源占比Fig.1-1TheproportionofvariousenergysourcesinChinain2018
1绪论51.3微电网研究现状1.3.1国内研究现状中国对于微电网的研究起步比较晚，不过中国政府却十分重视关于可再生能源领域的发展。其中，微电网在环保、救灾过程中的适用性和许多优点是非常明显的。特别是将微电网系统使用在可再生电能的输送，能提高当地的电能质量。中国已经建造了许多微电网模拟实验室与示范工程。其中实验室包括天津大学微电网实验室、浙江省国网微电网实验室、合肥工业大学微电网实验室等。而在示范工程方面，北京左安门微电网示范工程、浙江东极岛独立微电网示范工程等也建设成功。在由浙江电力试验研究院主导的关于微电网领域的课题中，主要研究了微电网并网联结的影响、所需的控制策略、能安全接入主电网的指导准则还有微电网的社会效益和经济价值；这些实验室和示范工程在很多方面佐证了巨大的潜力。1.3.2国外研究现状在2000年，美国电力可靠性解决方案协会已经开始对于微电网的构造、与主电网的并网运行、对于电能质量的影响开始了早期的探索[9]。首次从理论层面对于分布式发电进行了探究，为了能更好的从实际技术的角度进行检验，美国的电力公司与电力可靠性解决方案协会进行合作，在Columbus＆Dolan技术中心开始建造微电网技术实验室。美国典型的微电网结构如图1-2所示。如今关于微电网涉及的主要技术领域包括：（1）不依赖高故障风险的电流继电保护方法；（2）孤岛与并网运行模式间的自动无缝切换；（3）保持频率、电压稳定的控制策略。图1-2美国典型微电网结构Fig.1-2TypicalUSmicrogridstructure
华北水利水电大学硕士学位论文6在欧盟，由于欧洲国家整体面积较小，化石能源存储量不多，所以更加注重分布式发电系统的理论研究。在包括微电网内分布式电源能量管理、微网并网和孤岛切换运行的理念等方面已经取得了实质性进展。现今欧盟典型的微电网结构如图1-3所示。它的主要研究领域包括；（1）使用先进的互联网与信息技术，使用新型控制策略，保证微电网有效协调运行；（2）开发网络设计理念；（3）开展商业和使用层面相关协定标准化数字化和硬件设备规范化工作；（4）展开微电网对整个欧盟电力系统的增强，从而能节约资源，更好的减少对石化燃料的依赖。图1-3欧盟典型微电网结构Fig.1-3TypicalEUmicrogridstructure在日本，微电网模范工程建设和分布式能源发电等方面一直处于世界的领先地位[10]。日本新能源产业的技术综合开发机构（NEDO）是现今日本最大最完整的分布式能源研究机构，主要解决并网过程中电压波动带来的例如电能质量降低等问题。已分别在爱知县、京都和八户建立了三个微网示范性研究工程。在爱知县的微电网示范工程中，分布式发电系统包含风力发电、光伏电池、蓄电池和储能电池系统，对于微电网的负载跟踪能力进行了主要研究。在京都的微电网示范工程中，主要研究了能量管理系统，从而实现了在5分钟以内功率不平衡幅度能限制8%以下的控制要求。在八户的微电网示范工程中，分布式发电系统包括小型风力机、光伏发电和生物能发电。研究的微电网控制策略主要包含有三个方面：电力能源供给规划、连接处每秒级的潮流控制以及在每十分钟一次的调度。也有其他的日本学者提出了智能能量供给系统，将会拥有良好可靠性[11]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]内接一任意负载的n阶T形网络的电特性[J]. 谭志中,赵嘉诚,丁鲁钰,张庆华. 大学物理. 2019(06)
[2]微电网运行与控制IEC标准进展与分析[J]. 张建华,史佳琪,郑德化,别朝红,栾文鹏,马文媛,刘阳. 电力系统自动化. 2018(24)
[3]气候变化将进一步加剧全球旱地的扩张[J]. Jianping Huang,Haipeng Yu,Xiaodan Guan,王乐扬. 华北水利水电大学学报(自然科学版). 2018(02)
[4]基于MATLAB的梯形渠道横断面优化设计[J]. 仵峰,马地,宰松梅,吴玉博,冯雪芳. 华北水利水电大学学报(自然科学版). 2018(01)
[5]可再生能源发电现状及发展建议[J]. 姜鑫,乔佳,张雄君,石书强. 煤气与热力. 2018(01)
[6]基于频率响应法的发电机低励限制与PSS协调控制[J]. 孙博,康积涛,潘志豪. 电力系统自动化. 2018(01)
[7]面向微电网三相电压不平衡补偿的逆变器并网控制[J]. 王吉彪,陈启宏,刘莉,张立炎,全书海. 电力系统自动化. 2017(08)
[8]基于同步逆变器的微电网二次调频策略及特性分析[J]. 梁英,盛万兴,钟庆昌,刘东奇. 中国电机工程学报. 2017(02)
[9]发电机叠加型低励限制对电力系统动态稳定影响机制[J]. 丁建顺,王青,马世英,牛栓保,宋云亭,栗然. 电力系统自动化. 2016(08)
[10]基于分层控制的微电网与电网同步控制策略[J]. 冯伟,关雅娟,鞠昌斌,杨子龙,许洪华. 太阳能学报. 2016(02)
博士论文
[1]微电网若干工程关键技术研究[D]. 孙建龙.东南大学 2016
[2]分布式光伏发电微电网供能系统研究[D]. 袁建华.山东大学 2011
[3]基于遗传算法的鲁棒控制问题研究[D]. 潘伟.东北大学 2006
硕士论文
[1]直流微电网的小扰动稳定性能的研究[D]. 马文飞.安徽理工大学 2019
[2]带混合储能的多区域互联电力系统负荷频率控制策略的研究[D]. 盛丽娜.江南大学 2019
[3]基于Quasi-Z源逆变器的风力发电系统控制[D]. 朱冷雪.华北水利水电大学 2019
[4]基于鲁棒控制理论的HEV模式切换协调控制策略[D]. 李海晓.河南科技大学 2018
[5]同步发电机励磁系统的低励限制与PSS协调控制研究[D]. 孙博.西南交通大学 2018
[6]二级光伏并入微电网的μ值鲁棒控制[D]. 付强.华北电力大学 2018
[7]含多种分布式电源的微电网的同步控制及相关问题研究[D]. 秦晓佳.合肥工业大学 2016
[8]发电机励磁辅助功能对电力系统稳定运行的影响研究[D]. 丁建顺.华北电力大学 2016
[9]基于H∞混合灵敏度的微电网频率控制研究[D]. 陈金元.华南理工大学 2015
[10]基于PSCAD的直流微电网建模及控制策略研究[D]. 胡墨擎.东北大学 2014
本文编号：3594642
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