风光互补发电微网无缝切换控制方法的仿真研究

发布时间：2017-08-12 12:08

  本文关键词：风光互补发电微网无缝切换控制方法的仿真研究

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【摘要】：随着经济社会的发展,电力需求不断加大,化石等不可再生能源正在大量消耗,使得风力发电和太阳能发电等可再生能源发电得到了越来越多的重视和应用。微网可以解决分布式发电对电网产生的影响,从而提高供电的安全可靠性,具有广泛的应用前景。风光互补发电微网系统可以分为并网运行和独立运行两种模式,为了保证两种模式下负载供电的连续可靠性,提高供电质量,微网在两种模式切换过程中需要进行平滑切换。本文以风光互补发电微网系统的微网作为研究对象,对微网系统的无缝切换控制方法进行了研究,提高微网系统运行稳定性。主要研究内容如下：首先,分析了风光互补发电微网系统的结构,探讨了微网中光伏电池阵列和风力发电机组的发电特性,研究了储能蓄电池的结构和充放电原理,建立了微网系统的模型。其次,分析了风光互补发电微网系统的结构和运行特性,提出了每种模式下的运行控制方法。在并网运行模式下采用基于单相解耦的PQ控制,微网系统的频率和相位由电网提供。在独立运行模式下采用V/f下垂控制方法,通过控制储能装置逆变器的输出电压及频率,为风光发电单元提供频率和相位。本文采用了一种自适应模糊PID控制方法,对微网系统各个逆变器分别进行控制。再次,通过锁相环和过零补偿装置来提取电网电流的幅值和频率,作为进行控制微网各逆变器单元的参考值,当调节逆变器输出电流与电网电流同频同相后,控制断路器合闸操作进行并网。当检测到电网发生故障后,通过断路器切断主网与微网的联系,使得微网进入到独立运行模式,并调解储能单元逆变器输出电压的频率和相位,为微网其他发电单元提供参考电压的频率和相位。最后,在MATLAB/Simulink仿真平台下搭建了微网系统双模式无缝切换的仿真模型,进行了双模式无缝切换控制方法的仿真分析。结果表明本文提出的无缝切换控制方法能够有效地控制微网在独立运行和并网运行两种模式之间的无缝平滑切换,从而可以提高风光互补发电微网系统运行的可靠性,改善电能质量。
【关键词】：风光互补发电 微网 无缝切换 模糊PID
【学位授予单位】：内蒙古大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM61
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 引言10-16
• 1.1 课题研究意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-14
• 1.3 论文研究的主要内容和安排14-16
• 第二章 风光互补发电微网系统分析及建模16-25
• 2.1 风光互补发电微网系统结构16-17
• 2.2 并网逆变器17-18
• 2.3 光伏电池发电特性18-20
• 2.4 风力发电机组特性20-22
• 2.5 储能系统结构22-24
• 2.5.1 储能蓄电池模型22-23
• 2.5.2 储能单元控制电路23-24
• 2.6 本章小结24-25
• 第三章 风光互补发电微网系统控制模式25-37
• 3.1 微网工作模式分析25-26
• 3.2 微网独立运行模式的控制26-28
• 3.2.1 独立运行的V/f控制26-27
• 3.2.2 独立运行模式逆变器控制27-28
• 3.3 微网并网运行模式的控制28-32
• 3.3.1 单相锁相环设计28-30
• 3.3.2 并网运行PQ解耦控制30-31
• 3.3.3 并网运行模式逆变器控制31-32
• 3.4 基于模糊PID的逆变器控制32-36
• 3.4.1 模糊PID结构32-33
• 3.4.2 隶属度函数33-34
• 3.4.3 模糊规则34-35
• 3.4.4 仿真模型35-36
• 3.5 本章小结36-37
• 第四章 风光互补发电微网系统无缝切换的控制方法37-42
• 4.1 过零检测及补偿方法37-38
• 4.2 独立运行至并网运行的切换38-39
• 4.3 并网运行至独立运行的切换39-41
• 4.4 本章小结41-42
• 第五章 无缝切换的仿真分析42-50
• 5.1 独立运行模式42-43
• 5.2 并网运行模式43-45
• 5.3 并网与独立运行间的无缝切换45-49
• 5.3.1 独立至并网模式切换47-48
• 5.3.2 并网至独立模式切换48-49
• 5.3.3 双模式切换过程49
• 5.4 本章小结49-50
• 第六章 结论与展望50-52
• 6.1 全文工作总结50
• 6.2 课题研究展望50-52
• 参考文献52-56
• 致谢56-57
• 读研期间发表的论文57
• 读研期间参加的科研项目57

【参考文献】

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1 张国驹;唐西胜;齐智平;;超级电容器与蓄电池混合储能系统在微网中的应用[J];电力系统自动化;2010年12期

2 黄小荣;陈鸣;陈方林;;微网运行模式及控制策略研究[J];华东电力;2012年05期

3 韩培洁;张惠娟;李贺宝;李玲玲;;微电网控制策略分析研究[J];电网与清洁能源;2012年10期

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本文编号：661500