含新能源的直流电网控制策略及仿真

发布时间：2017-05-24 15:05

  本文关键词：含新能源的直流电网控制策略及仿真，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：由于化石能源日益枯竭,伴随着风电、光伏发电等新能源在电力系统中所占比重日益增大,传统的交流电网不能适应接纳大规模新能源的需求,而直流电网可以有效地解决新能源接纳问题。目前直流电网发展尚不完善,拓扑结构和控制目标还不确定,本文以六端口树状拓扑作为直流电网的拓扑,研究直流电网的直流端电压稳定控制问题及网损最优问题。使用键图法建立六端直流电网数学模型,通过设计状态反馈控制器和线性二次型最优控制器进行电压稳定控制,运用粒子群优化算法来进行网损优化,在Matlab环境下仿真,验证了控制方法的有效性。主要工作内容如下：1.六端直流电网建模,经过研究,六端口树状拓扑可以较好的描述直流电网,因此采用六段树状拓扑作为直流电网拓扑,对该拓扑进行简化,得到六端口直流电网等效电路,运用键图法建模,在Matlab/Simulink下进行仿真,仿真结果验证了六端口直流电网键图法建模的有效性。2.针对直流端电压稳定控制问题,通过状态反馈进行极点配置设计了状态反馈控制器；考虑到状态反馈控制器调节幅值较大,造成控制过程损耗较大的问题,以控制变量u与状态变量x组成线性二次型指标J=1/2(?)[xTQx+uTRu]dt,设计线性二次型最优状态调节器来实现二次型指标最优,在Matlab/Simulink下进行仿真,仿真结果验证了控制器的有效性。3.针对网损最优问题,以直流电网的网损和六端口直流电压稳态误差平均值为优化的两个目标,将两目标问题转化为单目标问题,建立该单目标的适应函数,采用基本粒子群优化算法进行控制器设计；而基本粒子群算法容易陷入局部最优,因此提出了一种基于模糊控制的改进粒子群算法进行控制器设计,通过Matlab仿真验证了控制器的有效性。
【关键词】：直流电网 系统建模 状态反馈控制器 粒子群优化算法
【学位授予单位】：大连海事大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM727
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-22
• 1.1 选题背景与意义10-13
• 1.2 国内外研究现状13-16
• 1.2.1 电网能量调度和协调控制研究14-15
• 1.2.2 电网经济性运行研究15-16
• 1.3 973项目物理仿真平台介绍16-19
• 1.4 本文研究内容19-22
• 第二章 直流电网的应用场景及关键技术22-26
• 2.1 直流发电内部组网22
• 2.2 直流输配电网22-24
• 2.3 直流电网拓扑24
• 2.4 直流电网关键技术24-25
• 2.4.1 电压源换流技术24-25
• 2.4.2 直流断路技术25
• 2.5 本章小结25-26
• 第三章 六端直流电网键图法建模及仿真26-37
• 3.1 电压源换流器模型26-28
• 3.2 电源及负载模型28-29
• 3.3 基于键图法的直流电网建模29-33
• 3.3.1 键图法介绍29-30
• 3.3.2 键图法建模30-33
• 3.4 模型验证33-36
• 3.5 本章小结36-37
• 第四章 直流电网端电压控制器设计37-53
• 4.1 直流电网状态反馈极点配置37-45
• 4.1.1 状态反馈37-38
• 4.1.2 多输入系统极点配置38-40
• 4.1.3 状态反馈控制器设计40-43
• 4.1.4 仿真试验43-45
• 4.2 直流电网线性二次型最优状态调节器设计45-52
• 4.2.1 最优控制概述46
• 4.2.2 线性二次型最优控制器设计46-49
• 4.2.3 仿真试验49-52
• 4.3 本章小结52-53
• 第五章 基于粒子群优化算法的多目标优化控制器设计53-67
• 5.1 基本粒子群算法53-56
• 5.1.1 粒子群优化算法的基本原理53-54
• 5.1.2 基本粒子群优化算法模型54-55
• 5.1.3 基本粒子群优化算法流程55-56
• 5.2 基于模糊控制的改进粒子群算法56-61
• 5.2.1 改进粒子群优化算法流程57-58
• 5.2.2 模糊推理机设计58-61
• 5.3 直流电网粒子群优化的数学模型61-64
• 5.3.1 直流电网约束条件62-63
• 5.3.2 直流电网性能指标63-64
• 5.4 仿真试验64-66
• 5.5 本章小结66-67
• 结论67-69
• 参考文献69-73
• 攻读学位期间公开发表论文73-74
• 致谢74

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本文编号：391121