基于改进下垂控制策略的多源微网频率稳定运行控制

发布时间：2017-06-13 06:00

  本文关键词：基于改进下垂控制策略的多源微网频率稳定运行控制，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：能源的开发和利用是人类文明进步的标志,在经济全球化的大背景下,世界能源的消耗量达到了空前的程度。但现今可利用的能源类型过于单一,且能源消耗的主体-—化石能源已呈现出枯竭的趋势。在人类科学技术的发展、环境污染压力增大、能源缺口扩大等多重作用下,新型清洁能源终将成为人类开发和利用能源的主体。目前,世界各国,尤其是发达国家和经济高速发展的发展中国家都积极地进行着新能源技术的研究和试验。本文首先介绍了逆变器的主要控制方式,并分别介绍了各种控制方式的优劣。出于成本的考虑和分布式电源的特点,下垂控制更适合分布式电源的控制,因此本文针对传统下垂控制进行研究,并结合下垂控制的数学方程对下垂控制方法进行改进,得到一种新的基于下垂特性自适应的逆变器下垂控制方法。通过仿真软件进行负荷功率波动下的两台逆变器并列稳定运行能力的验证。仿真证明,经过改进的下垂控制方法具有良好的电压、频率稳定能力,且在功率解耦、逆变器输出功率分配等方面得到了比较满意的效果。其次,本文讨论了电网频率扰动的成因,并设计了小信号模型,选择李雅普诺夫第一法作为电网小信号扰动下判断系统稳定性的判据。由于微电网与传统电网在网架结构、负荷类型、容量等方面有诸多差别。因此,本文第四章又针对微电网特殊的电气性能对第三章中提出的小信号模型进行了修正,并结合微电网灵活的运行方式和本文第二章多提出的逆变器下垂控制方法,提出了孤岛运行时,多源参与下微电网频率多级稳定控制策略。所提方法中,考虑了负荷侧接入容量不同的负荷时的情况,不同容量的负荷对微电网产生的频率扰动也不相同,由微电网能量管理系统(EMS)协调逆变器、储能设备、可控负荷参与对频率的多级调整,实现微电网频率失稳后自我恢复。最后,利用Matlab/Simulink软件对所提出的频率稳定控制方法进行负荷功率扰动下的仿真,结果表明：多源支撑下的微电网在出现频率扰动后,微电网在三个级别的频率稳定控制措施的干预下,频率偏差减小到允许范围内。因此,本文提出的以带有储能装置的分布式发电系统为核心,多源参与下的微电网频率稳定控制策略可以有效应对孤岛运行下微电网频率偏差问题,且在多台电源、可控负荷投入、切出过程中,改进后的下垂控制方法控制下的逆变器与电抗器相配合,防止了电压大幅度闪变,控制效果符合预期。
【关键词】：微电网 分布式电源 下垂控制 频率稳定
【学位授予单位】：沈阳农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM712
【目录】：

• 摘要8-9
• Abstract9-10
• 第一章 绪论10-14
• 1.1 课题的研究背景10-12
• 1.1.1 能源开发利用的现状10
• 1.1.2 大规模清洁能源发电的输送方式10
• 1.1.3 小容量清洁能源的利用方式10-11
• 1.1.4 电力电子类型负荷的普及11-12
• 1.2 分布式发电和微电网的发展现状12-13
• 1.3 本文的研究内容13-14
• 第二章 逆变器控制原理及改进下垂控制方法14-25
• 2.1 三相PWM变流器的原理15-17
• 2.1.1 二极管钳位型15-16
• 2.1.2 飞跨电容型16
• 2.1.3 H桥单元级联型16-17
• 2.2 并联运行逆变器的控制方式17-18
• 2.2.1 集中控制方式17
• 2.2.2 主从控制方式17
• 2.2.3 分布式控制方式17
• 2.2.4 无互联线控制方式17-18
• 2.3 传统下垂控制的原理18-20
• 2.4 基于下垂特性自适应的改进下垂控制方法20-25
• 2.4.1 下垂控制静态调节22-23
• 2.4.2 下垂控制动态调节23-25
• 第三章 频率稳定性的分析方法25-33
• 3.1 负荷静态频率特性26-28
• 3.2 系统频率的动态特性28
• 3.3 小信号分析28-33
• 3.3.1 状态空间表示法28-29
• 3.3.2 动态系统的稳定性29-30
• 3.3.3 方程的线性化30-31
• 3.3.4 稳定性分析31-33
• 第四章 微网频率稳定性分析33-45
• 4.1 参考坐标变换33-34
• 4.2 微网下垂控制器小信号模型34-41
• 4.2.1 功率控制器小信号模型34-36
• 4.2.2 电压控制器小信号模型36-37
• 4.2.3 电流控制器小信号模型37-38
• 4.2.4 低通滤波器小信号模型38-39
• 4.2.5 逆变器小信号模型39-41
• 4.2.6 所有逆变器小信号模型41
• 4.3 网络小信号模型41-42
• 4.4 负荷小信号模型42-43
• 4.5 微网小信号模型43-45
• 第五章 多源参与下的微电网频率稳定控制45-61
• 5.1 带有储能装置的分布式发电系统45-48
• 5.1.1 储能设备模型46-48
• 5.1.2 储能设备的接线方式48
• 5.2 储能系统的控制48-52
• 5.3 可控负荷在频率稳定控制中的支撑作用52-55
• 5.3.1 可控负荷放电控制策略54-55
• 5.3.2 可控负荷充电控制55
• 5.4 双向DC/DC变换器控制系统设计55-58
• 5.5 微网频率稳定的多级的控制逻辑58-61
• 第六章 仿真分析61-70
• 6.1 对改进下垂控制方法的仿真验证61-67
• 6.2 微电网频率稳定第二级控制67-68
• 6.3 微电网频率稳定第三级调整68-70
• 第七章 结论与展望70-72
• 参考文献72-75
• 致谢75-76
• 攻读硕士学位期间论文发表情况76-77

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