含电机负荷的微电网下垂控制方法研究

发布时间：2017-10-11 12:07

  本文关键词：含电机负荷的微电网下垂控制方法研究

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【摘要】：微电网存在并网和孤岛两种运行状态。在孤岛运行时,微电网重要控制目标是合理分配功率、提高电能质量。传统下垂控制方法由于受电机负荷、线路阻抗、本地负荷等影响,存在逆变器机端电压下降和无功分配不精确等问题。当前,针对上述问题的研究大都围绕仅含恒阻抗(恒功率)负荷的微电网展开,提出的解决方法大都需要多次对其运行参数进行设计,并未同时解决无功功率分配和电压恢复问题。基于下垂控制的微电网系统中含有电机负荷时,电机负荷启动电流大、无功吸收多,将导致分布式电源短时功率过载及逆变器机端电压下降,严重影响微电网的电能质量,从而影响微电网负荷的正常运行。本文以孤岛运行的含电机负荷的低压微电网为研究对象,对基于下垂控制的微电网无功功率分配和电压恢复方法进行研究。首先,本文对逆变器控制方式进行了分析,建立了微电源电压电流环控制器和功率下垂控制器数学模型,并对微电网下垂控制方法的稳定性进行了仿真验证。然后,本文分析了电机负荷、线路阻抗及本地负荷对微电网无功功率分配的影响,得出微电网无功功率按比例分配的条件,即线路阻抗与分布式电源无功容量成反比、本地负荷与分布式电源无功容量成正比。对于不满足该条件的情况,采用修正无功下垂系数方法,改变逆变器的电压输出特性,实现了含电机负荷的微电网下垂控制方法下无功功率分配的优化,仿真验证了无功优化分配方法的有效性。最后,本文改进了一种无功-电压差值(Q-△U)法,通过引入电压恢复机制实现了含电机负荷的微电网逆变器机端电压恢复。将该方法拓展运用于有功-频率下垂控制,采用有功-频率差值(P-△f)法,达到恢复微电网系统频率的目的。仿真验证了采用P-△f、Q-△U下垂控制方法实现频率、电压恢复的正确性和有效性。本文理论分析和仿真验证表明：采用修正无功下垂系数的方法,能够有效优化含电机负荷的微电网无功功率分配。采用P-△f、Q-△U下垂控制方法能够有效解决含电机负荷的微电网频率、电压下降问题,实现频率、电压恢复。本文的研究结果对基于下垂控制的含电机负荷的微电网运行控制具有一定的参考价值。
【关键词】：微电网 下垂控制 功率分配 电机负荷 电压恢复
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM727
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第1章 绪论11-17
• 1.1 课题研究背景和意义11-12
• 1.2 国内外研究现状12-15
• 1.2.1 微电网无功功率分配研究现状12-13
• 1.2.2 微电网电压恢复研究现状13-14
• 1.2.3 含电机负荷的微电网研究现状14-15
• 1.3 本文主要研究内容15-17
• 第2章 基于下垂控制的逆变器控制策略研究17-27
• 2.1 引言17
• 2.2 逆变器控制方式17-18
• 2.3 微电网下垂控制方法18-26
• 2.3.1 微电源的功率传输特性19-21
• 2.3.2 微电源电压电流环控制模型21-22
• 2.3.3 微电源功率下垂控制器模型22-24
• 2.3.4 微电网下垂控制仿真验证24-26
• 2.4 本章小结26-27
• 第3章 基于下垂控制的微电网无功分配控制方法27-45
• 3.1 引言27
• 3.2 传统下垂方法无功分配特性分析27-32
• 3.2.1 无功-电压下垂控制分析27-30
• 3.2.2 无功比例分配条件仿真分析30-32
• 3.3 含电机负荷的无功分配特性分析32-35
• 3.4 含电机负荷的无功功率分配优化方法35-44
• 3.4.1 线路阻抗影响修正及仿真验证35-40
• 3.4.2 本地负荷影响修正及仿真验证40-44
• 3.5 本章小结44-45
• 第4章 改进的微电网下垂控制电压恢复方法45-66
• 4.1 引言45
• 4.2 传统下垂方法电压控制特性分析45-46
• 4.3 含电机负荷的电压控制特性分析46-47
• 4.4 含电机负荷的Q-△U下垂控制方法47-61
• 4.4.1 改进的Q-△U下垂控制原理48-50
• 4.4.2 Q-△U下垂控制参考电压修正50-51
• 4.4.3 Q-△U下垂控制仿真验证51-61
• 4.5 含电机负荷的P-△f下垂控制方法及仿真验证61-65
• 4.6 本章小结65-66
• 结论与展望66-67
• 致谢67-68
• 参考文献68-73
• 攻读硕士学位期间发表论文及参与科研项目73-74
• 附录A 三相全桥电压源型逆变器模型74-76
• 附录B 微电源电压电流环参数设置76

【参考文献】

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中国博士学位论文全文数据库 前1条

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本文编号：1012420