微电网双模式平滑投切综合控制策略研究

发布时间：2017-06-06 12:18

  本文关键词：微电网双模式平滑投切综合控制策略研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：微电网作为分布式发电新的运行方式,能够有效地协调分布式电源与大电网之间的矛盾,因此成为智能电网的重要分支,具有重要的研究意义和实用价值。而微网运行模式的平滑切换又是微网研究中的关键技术,基于此,本文研究了基于储能双向逆变器的微网双模式平滑投切控制策略,实现运行模式切换暂态过程的平滑过渡。首先,在研读大量国内外有关微网运行模式平滑切换文献的基础上,设计了基于主从控制的光储微网的整体结构及其控制策略,以储能系统作为整个微网的核心控制单元,以光伏发电系统作为从单元。而储能变流器(PCS)作为储能系统能量交互的核心控制单元,重点对其拓扑结构、数学建模、控制策略进行分析,以恒压恒频控制(Wf)控制作为PCS孤岛运行时的控制策略,恒功率控制(PQ)控制作为PCS并网运行时的控制策略。在上述研究的基础上,选用了目前较为成熟的平滑切换控制策略,同时引入新的控制策略。即在孤岛切换至并网运行的过程中,采用了预同步控制算法,同时将储能系统的控制策略由V/f控制切换至PQ控制；在并网切换至离网运行的过程中,采用了功率调整以及控制器状态跟随的控制策略,同时将储能系统的控制策略由PQ控制转换成V/f控制。最后在SIMULINK平台上搭建了仿真模型,选用了两组数据对所提控制策略进行验证,在微电源和负荷功率平衡的情况下,离并网和并离网都实现了快速可靠的平滑切换,在微电源小于负荷功率的情形下,电压在运行模式切换的过程中,出现了畸变,频率也出现了较短时间的波动,但能基本实现运行模式的平滑切换。此外,搭建了光储微网实物平台,并在此平台上进行了实验验证。首先给出了光储微网的整体设计方案,着重介绍了微网核心控制单元PCS的整体设计框架。具体给出了PCS的硬件电路设计方案,包括主电路拓扑结构及器件选型、主控电路设计、采样电路设计、驱动的电路设计、功率模块及其保护电路设计。然后给出了PCS的几个关键程序的设计流程图,具体包括主程序、功率电路保护子程序、控制算法子程序设计。最后在实验平台上进行了四种情况下的实验验证,包括孤岛运行实验、并网运行实验、孤岛转并网实验、并网转孤岛实验,并对相应的实验波形进行分析,实验结果充分验证了所提控制策略的有效性,保证了运行模式的平滑切换以及运行模式稳定后系统供电的可靠性。
【关键词】：PCS 平滑切换控制策略 PQ控制 V/f控制 实物平台
【学位授予单位】：安徽工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM727
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 第1章 绪论12-19
• 1.1 课题背景及研究意义12
• 1.2 微电网相关技术问题概述12-14
• 1.3 微电网运行模式平滑切换研究综述14-18
• 1.3.1 微电网平滑并网研究概述14-16
• 1.3.2 微电网平滑离网研究概述16-18
• 1.4 本文的研究内容18-19
• 第2章 光储微电网结构及控制策略19-27
• 2.1 光储微电网系统结构19
• 2.2 PCS拓扑结构及数学建模19-22
• 2.4 PCS控制策略22-26
• 2.4.1 电流内环控制策略22-24
• 2.4.2 V/f控制策略24-25
• 2.4.3 PQ控制策略25-26
• 2.5 本章小结26-27
• 第3章 光储微网平滑切换控制策略及仿真分析27-35
• 3.1 并网运行转换至孤岛运行的控制策略27-28
• 3.2 孤岛运行转换至并网运行的控制策略28-29
• 3.3 仿真验证29-33
• 3.3.1 孤岛运行转换至并网运行仿真结果29-31
• 3.3.2 并网运行转换至孤岛运行仿真结果31-33
• 3.4 本章小结33-35
• 第4章 光储微网实物平台设计及实验结果分析35-53
• 4.1 光储微网实物平台整体设计35-36
• 4.2 PCS硬件电路设计36-45
• 4.2.1 系统主电路36-39
• 4.2.2 主控电路39-40
• 4.2.3 采样电路40-44
• 4.2.4 驱动电路44
• 4.2.5 功率模块及其保护电路44-45
• 4.3 PCS软件设计45-47
• 4.3.1 系统主程序45-46
• 4.3.2 功率电路保护中断子程序46-47
• 4.3.3 核心控制算法子程序47
• 4.4 实验验证及分析47-52
• 4.4.1 孤岛运行实验48-49
• 4.4.2 并网运行实验49-50
• 4.4.3 并网运行转换至孤岛运行暂态实验50-51
• 4.4.4 孤岛运行转换至并网运行暂态实验51-52
• 4.5 本章小结52-53
• 第5章 总结与展望53-55
• 5.1 本文总结53
• 5.2 研究展望53-55
• 参考文献55-59
• 攻读学位期间发表的学术论文59-60
• 致谢60

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本文编号：426361