孤岛模式下微电网稳定性的控制策略研究

发布时间：2020-06-12 05:41

【摘要】：随着人类对能源需求量的迅猛增长,可再生能源逐渐成为重要能量来源之一。作为分布式能源接入大电网的主要途径,微电网的控制策略和稳定性决定了新能源的利用率。相比交流微网,直流微电网不需要考虑系统频率、电压相角及无功功率的影响因素,控制方式与结构设计更为简单灵活。控制策略的正确选择更是维持微电网安全运行的基础,也是实现直流母线电压的稳定与有功功率的有效分配的重要保障。本文基于下垂控制,分别对微源侧与储能系统侧的出口变换器建模,并分析提出的改进下垂控制与混合储能下垂控制结构对微电网稳定运行的影响。由于储能部分在直流微电网中具有稳压作用,所以其运行的稳定性与安全性非常重要的。考虑到蓄电池充放电效率低且寿命短的劣势,本文选择超级电容与蓄电池构成的级联储能系统结构,蓄电池通过双向变换器和超级电容向母线进行充放电,维持母线电压恒定。文中详细介绍了该混合储能系统的控制结构及两个双向转换器的下垂控制作用机理。直流微电网中传统的下垂控制忽略了变换器出口处线路阻抗的影响,导致微电源输出功率达不到精确分配,工作电压较理想值差距较大。本文中首先深入分析产生这种问题的根本原因,并提出了基于混合补偿的改进下垂控制。这种控制方式利用电流精确的分配代替功率精分作为最终目标,以电流实际分配比例与目标比例的差值作为模糊控制的输入量,输出量为下垂系数的变化量,从而抵消线路阻抗量测误差或不成比例对功率精分带来的影响。同时,设计了对母线电压有补偿作用的中央电压补偿器,实现直流母线电压的提升与稳定。仿真结果表明,这种控制策略下不仅电流分配更精确,而且母线电压能够基本稳定在理想值,实现了微电网的能量的高效利用及其稳定运行。基于以上分析,对整个直流微电网进行稳定性分析。首先对混合储能系统中两个双向变换器建立小信号数学模型,并推导获得该系统的等效输出阻抗的表达式;同样的对微源端口变换器与负载侧建立小信号模型并获得等效输出阻抗;最终建立直流微电网的并联阻抗模型。在配置一定的控制参数及线路参数后,利用Bode图与Nyquist判据分析微源侧改进下垂控制中下垂控制系数的变化对系统稳定性的影响及混合储能的运行状态转变对系统稳定性的影响。综上,本文提出了改进的直流微电网中下垂控制策略,实现了功率精确分配且提高母线稳定运行电压,并结合混合储能系统协调控制,以增强直流微电网的运行可靠性。建立了含混合储能与微源的直流微电网系统级的稳定性分析模型,并分析了系统参数对稳定性的影响,为直流微电网的稳定性研究提供一种思路。
【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】

相关期刊论文 前10条

1 田明杰;吴俊勇;郝亮亮;熊飞;张巨瑞;张皎;;基于多端口DC/DC变换器的混合储能系统自适应能量控制策略[J];电网技术;2015年12期

2 张哲;专祥涛;于炎娟;;基于状态空间平均法的逆变器建模与控制策略研究[J];自动化与仪表;2015年08期

3 肖湘宁;;新一代电网中多源多变换复杂交直流系统的基础问题[J];电工技术学报;2015年15期

4 常丰祺;郑泽东;李永东;;一种新型混合储能拓扑及其功率分流算法[J];电工技术学报;2015年12期

5 赵海;蔡巍;王进法;贾思媛;;能源互联网架构设计与拓扑模型[J];电工技术学报;2015年11期

6 刘振宇;马民;马辉栋;王海婷;路志明;;阶梯式快速混合储能系统设计及控制策略研究[J];电力系统保护与控制;2015年09期

7 文波;秦文萍;韩肖清;王鹏;刘家赢;;基于电压下垂法的直流微电网混合储能系统控制策略[J];电网技术;2015年04期

8 潘璐;;超级电容器储能技术及其在电动汽车上的应用分析[J];机电信息;2014年15期

9 李成;杨秀;张美霞;王海波;叶建华;陈洁;;基于成本分析的超级电容器和蓄电池混合储能优化配置方案[J];电力系统自动化;2013年18期

10 王晶;李瑞环;束洪春;;基于智能多代理的能量协调控制在直流微网中的应用[J];电力自动化设备;2013年07期

，

本文编号：2709081