直流微电网的非线性下垂控制及稳定性研究

发布时间：2020-05-21 09:23

【摘要】：在直流微电网的分层控制中,下垂控制作为一次控制的重要组成部分,主要用于实现各微源模块之间电流或功率的自主分配。基本下垂控制采用恒定下垂系数(虚拟电阻),通过增大下垂系数提高均流精度,但同时会导致较大的母线电压跌落,无法同时满足模块均流与母线电压调整率要求,为此,论文在基本下垂控制基础上,提出基于负荷分区控制的分段式非线性下垂控制策略(Piecewise Nonlinear Droop Control,包含PNDC-I、PNDC-II及PNDC-III三种类型),提高系统均流和降低母线电压偏差。同时为了确保系统的正常稳定运行,分析了非线性下垂控制及系统参数变化对直流微电网稳定性的影响,为系统设计提供理论依据。首先,针对基本下垂控制中提高均流性能与降低母线电压偏差之间的矛盾,提出了直流微电网非线性下垂控制策略(PNDC-I),将负荷电流划分成多个区间,在不同负荷区间设计变换器输出特性曲线斜率,间接改善母线电压偏差问题同时提高系统均流性能。其次,由于PNDC-I控制策略在负荷分段区间中下垂系数调节和母线电压偏差补偿之间存在耦合关系且电压补偿值受到分段系数和负荷电流分段点取值的限制,因此,提出了一种母线电压多级前馈补偿的直流微电网非线性下垂控制策略(PNDC-II),在不同负荷区间直接补偿系统母线电压,不改变各负荷区间系统输出电压电流特性曲线的斜率(下垂系数),因此,减小了系统母线电压偏差而系统均流性能并未降低。再者,在PNDC-II控制策略的基础上,提出了一种改进母线电压多级前馈补偿的非线性下垂控制策略(PNDC-III)。同样实施负荷的分区控制,根据负荷区间均流性能要求灵活配置微源电压模块的下垂系数,另外针对下垂特性不同导致的电压偏差问题,引入母线电压多级前馈补偿,在一次控制层面改善均流性能和降低母线电压偏差,从最大程度上减小二次控制电压调整的压力,实现理论上较优的下垂控制设计。最后,通过大信号平均模型导出动态调整下垂系数时系统平衡点的存在条件;借助小信号数学模型分析了非线性下垂控制中下垂系数与负荷功率同时变化系统特征根的变化趋势,并分析了负荷类型、线路参数等变化时系统主导特征根运动轨迹,为直流微电网下垂控制稳定设计提供理论依据。
【图文】：

框图,主导型,光伏,典型结构

第一章绪论.1 课题研究背景随着太阳能、风能等可再生能源的发展及人们节能减排意识的提高，电力系正朝着绿色可持续的方向发展。为了提高电力系统供电可靠性，减少传输线路的电能损耗，微电网成为可再生能源接入的有效形式[1-3]。其中直流微电网因备独特优势，且直流调压技术日益进步，近年来广受关注。一方面，在源荷的在形式上：相当数量的可再生能源和储能单元均采用直流电，同时大量用电终设备如电动汽车、住宅等直流负荷也逐步涌现；另一方面，直流电比交流电更用于水下和地基电缆的电能传输，且直流微电网系统不用考虑无功和频率调，控制简单[4-7]。图 1.1 为光伏主导型直流微电网结构框图，光伏和储能作为母电压控制单元时，采用下垂控制。直流微电网系统与交流大电网经过 DC/A向变换器连接，系统可运行在并网模式，也可运行在孤岛模式，直流微电网中荷类型包含电阻性负荷和恒功率负荷。

分层控制,通信网络,主从控制,集中控制器

直流微电网的非线性下垂控制及稳定性研究各分布式电源模块输出的电压电流经过电流信号送到集中控制器，再利用通信和均流控制信号送到各分布式电源模块和功率均衡控制。直流微电网系统的稳，如果集中控制器或通信网络出现故障控制信号或控制信号不被传输，系统将用较多，主从控制需要高速的通信网络主模块工作在电压模式控制，从模块工网络向从模块本地控制器发送电流参考微电网中采用分布式控制时每个工作在控制实现自主均流。相对于主从控制，制器和通信网络，，可自动实现功率分配]。
【学位授予单位】：安徽工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TM727

【参考文献】