交直流混合微电网运行控制关键技术研究

发布时间：2017-08-29 17:18

  本文关键词：交直流混合微电网运行控制关键技术研究

  更多相关文章： 交直流混合微电网 微电网建模 运行控制 双向变流器 光伏发电 控制策略

【摘要】：目前,全球能源过度消耗与环境问题亟待解决,微电网作为可充分发挥清洁可再生能源优势的发配电系统,具有广阔的应用和发展前景。微网中分布式电源采用电力电子变换装置接入,增加了控制的灵活性,但由于变换器类型多样以及分布式电源出力特性差异,增加了系统在维持能量平衡、电压、频率稳定等方面的控制难度。微网常采用主从控制、对等控制等运行控制策略对系统内能量流动进行协调控制,实现清洁可再生能源的高效利用。交直流混合微电网基于交流微电网与直流微电网各自优势,大大减少功率变换环节,降低多级变换带来的能量损失,可同时满足交流负荷与直流负荷的用电需求。本文利用MATLAB/Simulink仿真平台,针对交直流混合微电网进行建模,对交直流混合微电网的运行控制策略进行研究和分析,采用主从控制策略实现整个微网系统的功率平衡和稳定运行。具体工作如下：首先分别对用于微电源控制的恒功率(PQ)控制、恒压恒频(VF)控制、下垂(Droop)控制和用于微电网运行控制的主从控制(master-slave control)、对等控制(equivalent control)、多Agent系统(multi-agent system)进行分析。其次,对光伏发电单元进行研究,建立光伏在外界环境变化下的发电等效模型,对最大功率点跟踪法(MPPT方法)中传统定步长扰动观测法和改进的变步长扰动观测法分别进行建模仿真和对比分析,验证了后者的控制优势；建立在微网运行过程中可有效平抑电压波动的双向DC/DC蓄电池储能单元仿真模型,分别在并网、孤岛状态下对储能单元的控制策略进行设计和仿真。然后,对交直流母线间的双向AC/DC变流器进行较详细的数学建模分析,对其并网、孤岛状态下的运行控制策略进行重点设计和分析,计算双向变流器直流侧电容以及交流侧LC型滤波器参数,分析传递函数并获得合理的控制参数,同时对电压-无功(UQ)控制、恒功率(PQ)控制、恒压恒频(VF)控制进行了详细分析和设计过程推导。最后,在MATLAB/Simulink中建立整个交直流混合微电网系统仿真模型,分析混合微网典型运行工况,对典型工况以及不同工况间切换过程进行仿真,从而验证了本文交直流混合微电网中所采用的主从控制策略及各微电源控制方法的正确性和可靠性,并通过仿真具体分析了混合微网运行控制的动态过程。
【关键词】：交直流混合微电网 微电网建模 运行控制 双向变流器 光伏发电 控制策略
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM732
【目录】：

• 致谢5-6
• 中文摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 1 绪论11-19
• 1.1 研究背景及意义11-12
• 1.2 国内外研究现状12-17
• 1.2.1 交流微电网12-14
• 1.2.2 直流微电网14-15
• 1.2.3 交直流混合微电网15-17
• 1.3 研究目标及主要内容17-19
• 2 微电网基本控制方法研究19-31
• 2.1 分布式电源逆变器控制方法19-24
• 2.1.1 恒功率(PQ)控制19-21
• 2.1.2 恒压恒频(VF)控制21-22
• 2.1.3 下垂(Droop)控制22-24
• 2.2 微电网运行控制策略24-28
• 2.2.1 主从控制24-25
• 2.2.2 对等控制25-27
• 2.2.3 多Agent系统27-28
• 2.3 本章小结28-31
• 3 交直流混合微电网拓扑结构及其微电源建模31-51
• 3.1 交直流混合微电网拓扑结构31-32
• 3.2 光伏发电仿真建模32-35
• 3.2.1 光伏等效模型32-33
• 3.2.2 光伏电池仿真建模33-35
• 3.3 光伏电池最大功率点跟踪(MPPT)方法研究35-40
• 3.3.1 传统定步长扰动观测法35-37
• 3.3.2 改进的变步长扰动观测法37-38
• 3.3.3 MPPT方法仿真建模38-40
• 3.4 光伏发电单元仿真40-42
• 3.5 储能单元仿真建模42-49
• 3.5.1 蓄电池内部等效模型42-43
• 3.5.2 储能单元双向DC/DC变换器控制研究43-48
• 3.5.3 储能单元仿真48-49
• 3.6 本章小结49-51
• 4 交直流母线间双向AC/DC变流器控制策略研究51-67
• 4.1 双向AC/DC变流器数学建模分析51-54
• 4.2 双向AC/DC变流器控制策略研究54-62
• 4.2.1 并网运行时的控制策略54-59
• 4.2.2 孤岛运行时的控制策略59-62
• 4.3 双向变流器直流侧电容C_(dc)与交流侧LC型滤波器参数设计62-63
• 4.4 双向AC/DC变流器传递函数分析63-66
• 4.5 本章小结66-67
• 5 交直流混合微电网运行控制分析与仿真67-77
• 5.1 交直流混合微电网仿真平台67-68
• 5.2 混合微网运行工况分析68-69
• 5.3 并网运行仿真分析69-74
• 5.4 孤岛运行仿真分析74-76
• 5.5 本章小结76-77
• 6 总结与展望77-79
• 6.1 完成工作总结77-78
• 6.2 未来工作展望78-79
• 参考文献79-83
• 作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果83-87
• 学位论文数据集87

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本文编号：754483