基于负荷投切和出力改变的直流微电网稳定性研究

发布时间：2017-06-21 01:06

  本文关键词：基于负荷投切和出力改变的直流微电网稳定性研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：在环境保护、能源危机和经济发展的多重压力下,微电网技术日益受到各界的关注和广泛应用。由于交流输电方式相对直流输电方式更加成熟,因此交流微电网受到了较多关注,近年来发展较快。然而,随着光伏发电系统和燃料电池等直流微电源的大量接入以及半导体照明系统、电动汽车等直流负荷的迅速发展,直流微电网因其在减少电能转换次数、提高电网稳定性等方面的优势而备受关注。直流微电网是一个大型动态系统,系统能量平衡极易受外界动态因素的影响,例如微电源出力改变、负荷投切、系统故障等。同时,直流微电网中,各模块通过变换器连接于直流母线,各变换器间存在相互影响、相互作用,这就加剧了系统耦合程度和能量流的控制难度。上述动态因素和交互作用威胁着直流微电网的安全稳定运行。目前关于微电网在负荷投切和微电源出力改变时的稳定性研究并不多见,并且多以系统内部模块为研究对象,并没有详细分析失稳时整个系统的能量流动状态和失稳的过程。针对上述问题,本文以直流微电网整体为研究对象,通过理论分析和仿真,研究了负荷投切和微电源出力改变对系统稳定性的影响。主要内容包括:(1)搭建直流微电网仿真平台。对光伏电池发电系统、蓄电池储能系统、配电网等效模型、线路阻抗等各模块分别进行分析,简化后建立其数学模型,并基于MATLAB/Simulink平台搭建直流微电网的仿真模型,为后续研究奠定基础。(2)综合考虑直流微电网的动态特性、变换器间的相互影响,实现了直流微电网的协调控制策略,划分了五种工作模式。基于MATLAB/Simulink仿真平台,针对典型运行模式进行仿真,得到了各模式下微电网的运行状态以及能量流图,验证了协调控制策略和五种运行模式的有效性。(3)通过仿真模拟和理论分析研究了负荷投切、微电源出力改变对直流微电网稳定性的影响。首先给出特定参数下由负荷投切、微电源出力改变导致系统失稳的算例,阐述了五个失稳现象,然后通过理论分析得到系统稳定运行条件和稳定性判据,解释了失稳现象,最后仿真研究了关键参数对系统稳定域的影响,以便为直流微电网参数选择和配合提供参考。
【关键词】：直流微电网 协调控制策略 能量管理 稳定性
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM727;TM712
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-16
• 1.1 研究背景及意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-15
• 1.2.1 微电网研究现状11-13
• 1.2.2 直流微电网研究现状13-14
• 1.2.3 直流微电网稳定性研究现状14-15
• 1.3 主要研究内容15-16
• 第2章 直流微电网仿真模型搭建16-30
• 2.1 直流微电网系统结构16
• 2.2 光伏电池发电系统16-23
• 2.2.1 光伏电池的数学模型17-19
• 2.2.2 光伏电池的仿真模型19-20
• 2.2.3 最大功率跟踪控制模型20-21
• 2.2.4 光伏特性曲线仿真分析21-22
• 2.2.5 仿真分析温度和光照强度对光伏输出特性的影响22-23
• 2.3 蓄电池储能系统23-27
• 2.3.1 蓄电池的数学模型23-24
• 2.3.2 蓄电池充放电模式24-25
• 2.3.3 蓄电池充放电控制方法25-27
• 2.4 交流配电网等效模型27-28
• 2.4.1 系统阻抗27-28
• 2.4.2 交流配电网等效参数28
• 2.5 线路阻抗参数选择28-29
• 2.6 本章小结29-30
• 第3章 直流微电网能量流协调控制策略及工作模式30-43
• 3.1 系统协调控制策略30-33
• 3.1.1 控制目标及策略30-31
• 3.1.2 控制结构31-33
• 3.2 系统工作模式及能量流分析33-37
• 3.3 仿真分析37-42
• 3.4 本章小结42-43
• 第4章 负荷投切对直流微电网稳定性的影响43-59
• 4.1 算例及失稳现象43-47
• 4.2 理论分析47-56
• 4.2.1 微电网模型简化47-48
• 4.2.2 稳定运行条件48-50
• 4.2.3 系统稳定性判据50-54
• 4.2.4 失稳机理分析54-56
• 4.3 稳定性的影响因素56-58
• 4.4 本章小结58-59
• 第5章 光伏出力改变对系统稳定性的影响59-66
• 5.1 算例及失稳现象59-63
• 5.2 理论分析63
• 5.3 稳定性的影响因素63-65
• 5.4 本章小结65-66
• 结论66-67
• 参考文献67-73
• 致谢73-74
• 答辩委员会对论文的评定意见74

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本文编号：467294