考虑动态性能的微电网控制优化策略

发布时间：2017-10-17 01:14

  本文关键词：考虑动态性能的微电网控制优化策略

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【摘要】：随着电能消耗的与日俱增以及环境危机的日益严重,以灵活可靠、环保经济的新型可再生能源发电为主的微电网技术成为了世界各国研究以及未来智能电网建设的重点。微网有并网和孤岛运行两种运行模式,但其低惯性的特点使其容易在切换过程中受到小扰动而产生暂态振荡。因此本文对微电网在不同运行模式控制策略的动态性能以及稳定性进行研究,具有重要的理论和现实意义。主要研究成果如下:(1)从微网的控制策略和微电源的控制方法出发,研究了PQ、V/f、Droop三种典型微源控制方法的基本原理和各控制环节功能,并在MATLAB/Simulink平台建立了模型来进行仿真,比较了不同控制方法下DG输出的功率变化及其电压和频率的稳定性。对比得出下垂控制可以同时应用于微网并网和孤岛模式之间,易于实现分布式电源和负荷的即插即用,成为了控制策略中的研究热点。(2)为了提高微网在运行模式切换时的小干扰动态性能,本文采用状态空间线性化法对下垂控制逆变器进行小信号动态建模,并针对目前的微网小信号分析中忽略了网络部分和负载特性的问题,再考虑了多台逆变器间的耦合作用,提出了更为准确的完整微网小信号模型。利用特征根分析法对模型状态矩阵进行根轨迹计算,得到了逆变器关键控制参数对其稳定性与动态性能的影响及稳定范围。在MATLAB/Simulink中搭建微电网的下垂控制平台,仿真结果验证了本文所建小信号模型及根轨迹分析的有效性,为下垂控制在中低压微网中的平滑稳定运行及参数设计提供了依据。(3)最后针对传统集中式对等运行的微网难以实现微网内各DG按照调度计划出力问题,提出了采用下垂控制的微电网分层协调控制结构,实现了不同分布式电源的协调控制,具有一定的理论意义和实际应用价值。
【关键词】：微网 下垂控制 小信号稳定 动态建模 特征值分析 分层控制策略
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM727
【目录】：

• 摘要6-8
• ABSTRACT8-13
• 第一章 绪论13-27
• 1.1 课题研究背景13-16
• 1.1.1 微网的产生背景13-14
• 1.1.2 微网的定义和结构14-15
• 1.1.3 微网运行模式及特点15-16
• 1.2 微电网研究现状及前景16-20
• 1.2.1 国内外微网发展现状16-18
• 1.2.2 微网关键技术18-20
• 1.3 微电网的控制策略20-23
• 1.3.1 主从控制策略20-21
• 1.3.2 对等控制策略21-22
• 1.3.3 分层控制策略22-23
• 1.4 微网稳定性研究23-24
• 1.5 本文研究内容24-27
• 第二章 微电源的控制方法及仿真27-42
• 2.1 三相逆变器并网主电路27-28
• 2.2 PQ控制方法及仿真28-33
• 2.2.1 PQ控制原理28-29
• 2.2.2 控制模型的设计29-31
• 2.2.3 仿真结果及分析31-33
• 2.3 V/f控制方法及仿真33-36
• 2.3.1 V/f控制原理33-34
• 2.3.2 控制模型的设计34-35
• 2.3.3 仿真结果及分析35-36
• 2.4 droop控制方法及仿真36-41
• 2.4.1 droop控制原理36-38
• 2.4.2 控制模型的设计38-39
• 2.4.3 仿真结果及分析39-41
• 2.5 本章小结41-42
• 第三章 含下垂控制DG的微网小信号动态建模42-57
• 3.1 电力系统小信号稳定性概述42-46
• 3.1.1 状态空间表示法42-44
• 3.1.2 线性化44
• 3.1.3 特征值分析法44-46
• 3.2 下垂控制DG的小信号建模46-52
• 3.2.1 功率控制器建模46-48
• 3.2.2 电压控制器模型48-49
• 3.2.3 电流控制器模型49
• 3.2.4 滤波器和耦合电感模型49-51
• 3.2.5 单逆变器完整模型51-52
• 3.3 完整微网小信号建模52-56
• 3.3.1 多台逆变器并联模型52-53
• 3.3.2 网络及负荷动态模型53-55
• 3.3.3 微网小信号模型55-56
• 3.4 本章小结56-57
• 第四章 微电网小信号动态性能分析及仿真57-69
• 4.1 特征值计算分析57-63
• 4.2 仿真分析63-68
• 4.2.1 有功下垂系数pm对系统影响63-64
• 4.2.2 无功下垂系数qn对系统影响64-65
• 4.2.3 电压比例参数puK对系统影响65-66
• 4.2.4 电流积分参数icK对系统影响66-67
• 4.2.5 参数优化后的微网特性67-68
• 4.3 本章小结68-69
• 第五章 微电网协调控制策略69-76
• 5.1 微网分层控制的几种方法69-71
• 5.2 基于下垂特性的微网分层协调结构71-73
• 5.3 算例仿真73-75
• 5.4 本章小结75-76
• 第六章 结论与展望76-78
• 6.1 本文主要工作76-77
• 6.2 展望77-78
• 参考文献78-83
• 致谢83-84
• 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文84

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 范元亮;苗逸群;;基于下垂控制结构微网小扰动稳定性分析[J];电力系统保护与控制;2012年04期

2 刘文;杨慧霞;祝斌;;微电网关键技术研究综述[J];电力系统保护与控制;2012年14期

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本文编号：1045959