孤岛微电网潮流计算

发布时间：2017-09-06 23:36

  本文关键词：孤岛微电网潮流计算

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【摘要】：化石能源危机以及环境污染问题倒逼可再生清洁能源发展,近年来风力、光伏等可再生能源的发电技术飞速发展。然而由于风机、光伏等分布式电源一般受天气环境等因素影响较大,其出力具有较大的间歇性,因此为了减少分布式能源并网对大电网带来的冲击,一般将具有不同特性、互为补充的多种分布式电源及储能装置等整合成具有保护、控制、管理等功能的微电网系统。微电网不仅可显著提高分布式电源的接纳率以及系统的供电可靠性,而且经济环境效益较为可观。当大电网出现故障,微电网一般会脱离大电网运行在孤岛模式下,分布式电源逆变器采用下垂控制以分摊负荷、提高供电可靠性。潮流计算是电力系统各类稳定性、可靠性及安全性分析的基础,然而传统的潮流计算方法的前提是存在容量足够大的平衡节点,因此研究一种考虑孤岛微电网实际特性的潮流计算尤为重要。本文充分考虑了孤岛微电网实际存在的不同分布式电源控制方式,包括下垂控制(Droop控制)、恒功率控制(PQ控制)和恒压控制(PV控制)三种控制方式,提出了基于牛顿拉夫逊法的改进计算初值的新型孤岛微电网潮流计算方法,并考虑了多种节点类型转化的问题,设置了不同控制方式与分布式电源(DG)退出运行等多种情形,以6节点与38节点测试系统为例,在Matlab仿真平台下,验证了所提方法的有效性。仿真结果表明,改进的牛拉法潮流计算更真实地描述了实际微电网稳态控制特性,在切除一台DG装置的情形下,本文算法仍能较好收敛,且收敛速度相比于二阶潮流算法具有一定的优势。为充分验证所提新型孤岛微电网潮流计算方法的正确性,本文对采用下垂控制的逆变器的各个模块进行结构原理的详细分析,并运用国际学术界认可度较高的PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真软件,对上述分布式电源下垂控制的孤岛微电网潮流计算模型进行精确建模。仿真结果表明,所提新型孤岛微电网潮流计算方法的计算结果与PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真软件计算出的稳态结果相差很小,其中最大相角相差仅为0.5%;最大电压幅值差仅为0.03%,均在允许的误差范围内,再次验证了本文算法的正确性和有效性。
【关键词】：微电网 孤岛 下垂控制 PSCAD/EMTDC
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM744
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-12
• 第1章 绪论12-24
• 1.1 课题研究背景和意义12-15
• 1.1.1 课题研究背景12-13
• 1.1.2 课题研究意义13-15
• 1.2 国内外微电网研究现状15-20
• 1.2.1 微电网的定义15-17
• 1.2.2 微电网的运行方式17-19
• 1.2.3 国外微电网研究现状19
• 1.2.4 国内微电网研究现状19-20
• 1.3 孤岛微电网潮流计算现状20-21
• 1.4 课题来源21
• 1.5 本文的主要内容21-24
• 第2章 微电网控制策略和分布式电源控制方式24-32
• 2.1 引言24
• 2.2 分布式电源的控制方式24-28
• 2.2.1 恒功率控制25-26
• 2.2.2 下垂控制26-27
• 2.2.3 恒压/恒频控制27-28
• 2.3 微电网整体控制策略28-30
• 2.3.1 主从控制策略28-29
• 2.3.2 对等控制策略29-30
• 2.4 控制策略对潮流计算的影响30-31
• 2.5 本章小结31-32
• 第3章 孤岛微电网潮流计算方法32-44
• 3.1 引言32-33
• 3.2 孤岛微电网中微电源的控制特性33-34
• 3.3 孤岛微电网潮流计算模型34-35
• 3.3.1 分布式电源模型34-35
• 3.3.2 负荷模型35
• 3.3.3 节点功率模型35
• 3.4 基于改进牛拉法的潮流计算35-37
• 3.4.1 节点类型及类型转化35-36
• 3.4.2 节点功率方程36
• 3.4.3 求解方法36-37
• 3.4.4 改进的潮流计算初值方法37
• 3.5 算例分析37-43
• 3.5.1 MATLAB仿真分析37-38
• 3.5.2 复杂系统仿真测试38-43
• 3.6 本章小结43-44
• 第4章 基于PSCAD/EMTDC仿真的潮流计算验证44-53
• 4.1 引言44
• 4.2 下垂控制逆变器模型44-49
• 4.2.1 下垂控制多环反馈控制器设计44-45
• 4.2.2 分布式接口逆变器和SPWM调制45-46
• 4.2.3 电压/频率计算器46-47
• 4.2.4 电压控制47-48
• 4.2.5 电流控制48-49
• 4.3 算例分析49-52
• 4.4 本章小结52-53
• 结论与展望53-55
• 参考文献55-60
• 致谢60-61
• 附录A 攻读硕士期间取得的学术成果61-62
• 附录B 6节点与38节点测试系统参数62-64

【参考文献】

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本文编号：806113