低压微电网孤岛模式控制策略研究

发布时间：2017-08-05 17:35

  本文关键词：低压微电网孤岛模式控制策略研究

  更多相关文章： 微电网 孤岛模式 下垂控制 小信号模型 虚拟阻抗环 电压补偿环 自恢复频率调节

【摘要】：如何将新能源发电和控制同现有技术与经济结构相结合,成为当今电力行业面临的重要难题,随着微电网的基础架构和控制技术的发展和成熟,这个问题正在逐步被解决。微电网通过对各种分布式电源的灵活控制,提高供电可靠性和电能质量,避免间歇性电源单独供电对电网安全性、稳定性和电能质量等造成冲击。为保证微电网稳定运行,相应的控制不可或缺,其中主要的控制目标包括系统电压、频率、传输功率等。微电网可在并网和孤岛两种模式下运行,并可实现两种模式间的无缝切换。当微电网运行在孤岛模式时,逆变器下垂控制采用同步电机的控制思想,根据分布式电源输出的有功、无功与系统频率、电压之间的对应关系实现分布式电源间负荷功率的合理分配。本文对微电网孤岛模式的产生及运行特性作了简要阐述,在分析微电网逆变器并联系统结构基础上,推导出下垂控制中频率及电压下垂控制关系,设计了基于多环反馈调节的下垂控制结构,着重研究了其中的外环功率控制及内环电压电流控制。针对微电源多采用电压源逆变器作为电力电子接口的情况,设计了SPWM正弦脉冲宽度调制器,生成通断信号控制微电源逆变器。最后根据设计的主电路及控制结构,在Matlab/Simulink平台上搭建了孤岛模式下微电网下垂控制仿真模型。由于低压微电网孤岛运行受线路阻抗特性等因素的影响,传统下垂控制的功率无法按分布式发电单元容量合理分配,同时下垂会引起孤岛微电网系统电压与频率偏移。本文通过小信号建模分析的方法,分析了线路阻抗角?、线路感抗X、频率下垂系数m、电压下垂系数n和滤波器截止频率c?在内的各参数对系统稳定性的影响。针对低电压短距离传输线路R/X比值过大,传统下垂控制无法实现功率合理分配的问题,设计了一种虚拟阻抗环,改进了无功功率分配精度。最后,针对传统下垂控制引起的频率偏移和无功分配不均的问题,提出了含自恢复频率调节的改进下垂控制策略。通过添加重新设计的电压补偿环,将公共连接点处电压控制在额定范围,同时解决了系统无功功率分配不均的问题。对频率偏移问题,通过添加自恢复频率控制环,在负荷频繁切换的情况下,系统频率仍能够自动恢复到额定值,恢复过程平滑稳定,无较大波动。仿真结果表明所提出的控制策略的有效性。
【关键词】：微电网 孤岛模式 下垂控制 小信号模型 虚拟阻抗环 电压补偿环 自恢复频率调节
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM464
【目录】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-8
• 1 绪论8-16
• 1.1 课题研究目的及意义8-9
• 1.2 国内外研究现状9-12
• 1.2.1 国外研究现状9-11
• 1.2.2 国内研究现状11-12
• 1.3 微电网的基本概念12-15
• 1.3.1 微电网的定义和分类12-14
• 1.3.2 微电网运行模式14-15
• 1.4 本文的主要工作15-16
• 2 微电网孤岛模式下垂控制建模16-27
• 2.1 微电网孤岛运行模式16-17
• 2.2 微电网逆变器并联系统17-20
• 2.3 基于多环反馈的下垂控制结构20-25
• 2.3.1 微电源逆变器外环功率控制20-22
• 2.3.2 微电源逆变器内环电压电流控制22-24
• 2.3.3 微电源逆变器和SPWM调制24-25
• 2.4 本章小结25-27
• 3 下垂控制稳定性分析及虚拟阻抗环27-44
• 3.1 小信号建模27-29
• 3.2 控制系统稳定性分析29-32
• 3.3 基于虚拟阻抗环的下垂控制方案32-35
• 3.4 仿真分析35-43
• 3.4.1 控制系统稳定性分析仿真验证36-39
• 3.4.2 虚拟阻抗环仿真验证39-43
• 3.5 本章小结43-44
• 4 微电网改进下垂控制策略44-57
• 4.1 电压补偿与无功分配44-47
• 4.2 频率自恢复控制47-51
• 4.2.1 频率自恢复控制策略47-49
• 4.2.2 控制系统稳定性分析49-51
• 4.3 仿真分析51-56
• 4.4 本章小结56-57
• 5 总结与展望57-59
• 5.1 本文工作总结57-58
• 5.2 后续工作展望58-59
• 致谢59-60
• 参考文献60-64
• 附录64

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本文编号：626127