非线性负载下微网储能装置控制特性研究

发布时间：2017-09-02 19:37

  本文关键词：非线性负载下微网储能装置控制特性研究

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【摘要】：随着新能源发电的兴起,微电网成为研究的热点,储能装置在微电网中扮演重要角色,是保障微电网孤岛模式安全运行的关键。微电网中非线性负载也日益增多,对储能装置的运行提出了更高的要求。储能逆变器的常规双环控制由于开关频率的限制,电压环带宽不够高,使储能装置带本地非线性负载时存在谐波问题；传统的下垂控制方案在储能逆变器并联运行带非线性负载时存在谐波压降过大的问题。本文主要针对这些问题展开研究。首先简要介绍了储能蓄电池的等效电路模型,设计了基于双向Buck/Boost电路的充放电方式及控制策略,并通过仿真进行验证。根据坐标变换理论建立储能逆变器在d-q坐标下的数学模型。在此基础上,分析储能装置的运行模式,设计了储能系统独立运行时带解耦的电压电流双环控制策略,并采用极点配置的方法确定调节器参数。通过分析及仿真指出常规双环控制带非线性负载存在的局限性,详细分析其本质原因。通过对单电压环控制策略的设计及与双环控制的比较分析,提出了采用双环与单环控制相结合的复合控制策略,有效弥补双闭环控制的不足,在PSCAD中通过仿真对比证明该控制策略的有效性。再者,研究了适用于非线性负载的储能逆变器并联运行模式,通过引入虚拟阻抗法确保输出阻抗呈感性同时避免使用并机电感。并针对传统的虚拟阻抗进行改进,在不影响基波频率处输出阻抗特性的情况下降低谐波频段阻抗幅值,从而增强了对非线性负载的适应能力,在PSCAD中仿真验证了该控制策略的有效性。
【关键词】：储能逆变器 双闭环控制 非线性负载 下垂控制 虚拟阻抗
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM464
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 绪论9-15
• 1.1 分布式发电与微网9-11
• 1.2 储能技术及其应用11-12
• 1.3 微网非线性负载问题研究现状12-14
• 1.4 本文的主要工作14-15
• 第2章 储能系统建模及分析15-27
• 2.1 储能供电系统基本结构15
• 2.2 蓄电池储能系统15-23
• 2.2.1 蓄电池电路模型15-18
• 2.2.2 储能装置充放电控制18-21
• 2.2.3 充放电控制策略仿真21-23
• 2.3 储能逆变器接口的数学模型23-25
• 2.4 本章小结25-27
• 第3章 储能装置带本地非线性负载的补偿控制27-48
• 3.1 储能逆变器的运行模式27-29
• 3.1.1 并网模式27-28
• 3.1.2 孤网模式28-29
• 3.2 常规双环控制策略设计29-32
• 3.2.1 电压电流双闭环控制策略29-30
• 3.2.2 双闭环调节器参数整定30-32
• 3.3 双闭环控制特性分析及局限性32-37
• 3.3.1 线性负载32-34
• 3.3.2 非线性负载34-37
• 3.4 单电压环控制策略37-43
• 3.4.1 单电压环控制策略的实现37-41
• 3.4.2 单电压环控制与双环控制的比较41-43
• 3.5 基于双环与单环的复合控制策略43-46
• 3.5.1 策略的提出43-44
• 3.5.2 仿真验证44-46
• 3.6 本章小结46-48
• 第4章 非线性负载下储能逆变器的下垂控制48-64
• 4.1 下垂控制理论基础48-53
• 4.1.1 下垂控制原理48-50
• 4.1.2 逆变器输出阻抗分析50-53
• 4.2 储能逆变器的下垂控制策略设计53-57
• 4.2.1 传统下垂控制器设计54-55
• 4.2.2 仿真分析55-57
• 4.3 非线性负载下基于虚拟阻抗的下垂控制57-63
• 4.3.1 虚拟阻抗原理及设计57-59
• 4.3.2 非线性负载下虚拟阻抗的改进59-60
• 4.3.3 仿真分析60-63
• 4.4 本章小结63-64
• 第5章 总结与展望64-66
• 5.1 总结64-65
• 5.2 展望65-66
• 参考文献66-71
• 攻读硕士学位期间发表的论文及参加科研情况71-72
• 致谢72

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前4条

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2 康龙云;郭红霞;吴捷;陈思哲;;分布式电源及其接入电力系统时若干研究课题综述[J];电网技术;2010年11期

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中国博士学位论文全文数据库 前2条

1 陈敏;非线性负载条件下的逆变器特性研究[D];浙江大学;2006年

2 曾杰;可再生能源发电与微网中储能系统的构建与控制研究[D];华中科技大学;2009年

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本文编号：780524