光储直流微网的分段可变惯性控制技术研究

发布时间：2020-06-06 14:12

【摘要】：随着光伏、风电、储能等新能源的发展和直流负载用电比例的剧增,直流微网技术蓬勃发展,研究进程迅速推进。对于风力机组、光伏电池和储能等分布式电源及直流负载的接入,直流微网没有无功功率、频率和功角稳定性等问题,大大简化了控制系统。但大量分布式电源的接入增大了直流微网中电力电子器件的密度;各端变换器皆为静止元件,无旋转动能和机械惯量,导致了直流微网系统惯性支撑较少的缺点。分布式发电输出功率的不稳定和负荷突变等也会引起直流电压的剧烈波动,影响直流微网的电能质量,危害直流微网的安全稳定运行。针对直流微网小惯性的问题,深入研究了直流微网惯性控制策略,主要研究内容如下:(1)介绍了直流微网典型的拓扑结构,分析了光伏发电、风力发电和储能装置的基本工作原理,并建立其数学模型。搭建由光伏电池、风力发电机、储能蓄电池、交直流负荷及相关电力电子变流器组成的直流微网系统模型,为研究直流微网惯性控制奠定了基础。(2)提出线性变化和指数变化的虚拟惯性控制策略。由于直流微网低惯性的特点,系统存在负荷变化时将引起直流母线电压的波动,因此基于U-I下垂控制提出了线性变化和指数变化的虚拟惯性控制策略;目的在于减缓系统受到扰动导致的电压冲击,延迟电压振荡;(3)提出分段可变惯性控制策略。不同电压变化率下,系统在对惯性要求有一定差异,综合线性和指数变化两种惯性控制策略各自的特点,提出分段惯性控制策略,该控制策略分段采用以上两种模式提供惯性功率以延迟电压振荡;同时考虑电压的具体变化与所需惯性的关系,提出分段可变惯性控制策略;对负荷增加后的稳定电压进行预测,以直流电压变化趋势作为增减惯性的依据,暂时抑制直流电压振荡。(4)在MATLAB/Simulink软件中搭建直流微网系统,对所提控制策略进行仿真验证;仿真结果表明,所提控制策略能够在系统突然出现功率波动时,短时地增加直流系统惯性,延迟并暂时抑制直流电压振荡,有效地改善直流电压受扰动时的暂态响应,提高系统运行稳定性。
【图文】：

流微网的拓扑结构光伏和储能的六端直流微网系统拓扑结构如图 2-1 所示，主要由风电电系统、储能蓄电池系统、直流负荷组成。图中，Pwind、Pbat、Ppv、Pgrid别代表风电机组发出功率、蓄电池充放电功率、光伏电池发电功率、直流负荷功率。

微网具有多种拓扑结构，，其中以辐射型和环形较为典型。如图扑结构中，各换流站通过直流线路连接至中心节点，任一线路站将无法传输功率，而中心节点发生故障将导致整个网络崩溃。各个换流站通过直流线路呈环形连接，某条线路发生故障，功率传输，因此环形网络的供电可靠性较高。
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM712

【参考文献】

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本文编号：2699794