微电网与大电网的主动同步控制研究

发布时间：2017-10-09 21:26

  本文关键词：微电网与大电网的主动同步控制研究

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【摘要】：近年来,环境污染和能源紧缺的问题日益严重,世界各国对新能源的开发和利用越来越重视。微电网通过将不同种类的分布式电源整合在一起,为本地负荷提供可靠的电能,充分发挥了分布式发电技术的优势。当大电网要求微电网重新并联运行时,微电网侧的电压信息需要满足一定的并网标准,才可以闭合静态开关(Static Switch,SS),否则将产生较大的冲击电流,对大电网系统的稳定运行造成冲击,甚至损坏分布式电源等设备。在本文中,微电网系统由电压源型逆变器接口的分布式电源和同步发电机接口的分布式电源并联运行构成,针对微电网与大电网的同步问题,提出了一种有效的主动同步控制方案,从而减小闭合静态开关时产生的冲击电流。该方案基于两层结构的分层控制策略,包括微电网中心控制层和本地控制层。微电网中心控制层主要包括滑差信号检测和主动同步调节等单元,滑差信号检测单元检测到大电网和微电网两侧的电压信息,通过简单的计算快速得到滑差信号,并验证滑差信号是否满足并网标准;主动同步调节单元对滑差信号进行调节,然后将调节信号发送至本地分布式电源,从而调节微电网侧电压,使其满足并网的标准。本地控制层中的各个分布式电源的控制器采用下垂控制策略,不仅可以实现分布式电源的稳定并联运行,且具有“对等”控制的思想。在MATLAB/Simulink仿真环境下,搭建了逆变器和同步发电机的仿真模型来验证主动同步控制方案,仿真结果证实了本文提出的主动同步控制方案可以实现微电网与大电网电压的同步,从而减小闭合静态开关时产生的冲击电流带来的负面影响。最后,在搭建的三相全桥逆变器的实验平台上完成了系统开环实验以及相关闭环实验,得到的实验结果与理论分析、仿真结果一致,从而验证了本文提出的主动同步控制方案的有效性和优越性。
【关键词】：微电网 分层控制 滑差信号 主动同步控制
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM727
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-18
• 1.1 课题研究背景及意义10-11
• 1.2 独立运行时微电网控制的研究现状11-13
• 1.3 同步控制的研究现状13-16
• 1.3.1 传统电网的同步控制13-14
• 1.3.2 微电网与大电网的同步控制14-15
• 1.3.3 微电网并网标准15-16
• 1.4 本文主要研究工作16-18
• 第2章 单台分布式电源的控制研究18-29
• 2.1 引言18
• 2.2 逆变器接口的分布式电源18-24
• 2.2.1 逆变器的数学模型18-21
• 2.2.2 下垂控制21-23
• 2.2.3 逆变器的下垂特性仿真23-24
• 2.3 同步发电机接口的分布式电源24-28
• 2.3.1 同步发电机的数学模型24-26
• 2.3.2 同步发电机的控制系统26-27
• 2.3.3 同步发电机的下垂特性仿真27-28
• 2.4 本章小结28-29
• 第3章 微电网同步控制的研究29-52
• 3.1 引言29
• 3.2 被动同步控制实现条件29-33
• 3.3 微电网主动同步控制方案33-42
• 3.3.1 滑差信号的检测35-38
• 3.3.2 主动同步调节38-42
• 3.3.3 通讯延迟对主动同步控制的影响42
• 3.4 主动同步控制方案的仿真分析42-51
• 3.4.1 单台逆变器运行仿真分析42-45
• 3.4.2 单台同步发电机运行仿真分析45-47
• 3.4.3 微电网同步控制的仿真分析47-51
• 3.5 本章小结51-52
• 第4章 微电网主动同步控制实验研究52-67
• 4.1 引言52
• 4.2 系统硬件的设计52-57
• 4.2.1 逆变器主电路的设计53-55
• 4.2.2 采样电路的设计55
• 4.2.3 过流保护电路的设计55-56
• 4.2.4 驱动电路的设计56-57
• 4.3 系统软件的设计57-59
• 4.4 开环实验结果及分析59-60
• 4.5 闭环实验结果及分析60-66
• 4.5.1 逆变器特性分布式电源实验60-63
• 4.5.2 同步发电机特性分布式电源实验63-66
• 4.6 本章小结66-67
• 结论67-69
• 参考文献69-72
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果72-73
• 致谢73-74
• 作者简介74

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

1 王鹤;李国庆;;含多种分布式电源的微电网控制策略[J];电力自动化设备;2012年05期

2 姜英;陈明莉;刘宁;;基于d-q坐标变换的三相锁相环研究[J];电子世界;2013年07期

3 鲍薇;胡学浩;李光辉;何国庆;刘思言;;基于同步电压源的微电网分层控制策略设计[J];电力系统自动化;2013年23期

4 张尧;马皓;雷彪;何湘宁;;基于下垂特性控制的无互联线逆变器并联动态性能分析[J];中国电机工程学报;2009年03期

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 杨龙;含逆变器接口的低压微电网运行控制与保护策略研究[D];华南理工大学;2013年

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本文编号：1002519