微电网并网与孤岛运行模式切换的控制策略研究

发布时间：2017-09-20 18:14

  本文关键词：微电网并网与孤岛运行模式切换的控制策略研究

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【摘要】：随着智能电网迅速发展,微电网因其损耗低、利用率高、提高电能质量等优势越来越受到世界各国重视。微电网中分布式电源协调控制,并网与孤岛模式的平滑切换,这些都是微电网的关键技术问题。基于蓄电池和光伏的微电网系统具有充分利用清洁能源和运行可靠的优势,针对分布式电源的特点,本文提出了易于实现微电网平滑切换的控制策略。微电网采用主从控制结构,孤岛运行时,光伏单元为PQ控制,蓄电池采用V/f控制,蓄电池输出功率能够在一定范围内可控,为光伏单元提供电压和频率参考;并网运行时,蓄电池和光伏单元均为PQ控制,光伏阵列发出电能比较多时,一部分供负荷用,一部分给蓄电池充电,还可以向电网输电;发电量不足时,蓄电池调节并网功率,保障重要负荷供电。本文采用了锁相环、孤岛相位锁定、预同步控制和改进主控制器相结合的方法,减少了切换时刻的影响,从而实现微电网的平滑切换。通过MATLAB/Simulink对微电网进行建模,包括光伏单元、蓄电池单元、PQ模块、V/f模块、孤岛检测模块等。微电网在并网运行、孤岛运行以及模式切换进行仿真,仿真结果表明,提出的控制方法能满足微电网的功率平衡、平滑切换以及重要负荷供电。在完成仿真的基础上搭建了微电网的实验平台,设计了两台额定功率均为8kW的逆变器,一台为主逆变器,一台为从逆变器,蓄电池和光伏单元由直流电源代替。首先进行逆变器并离网,然后开始微电网切换实验,通过电压切换波形验证了上述方法的可行性,微电网实验装置动态响应良好,运行可靠,可实现并网与孤岛运行模式的平滑切换。
【关键词】：微电网 主从控制 PQ控制 V/f控制 平滑切换
【学位授予单位】：河北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM732
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-17
• 1.1 课题的研究背景及意义9-10
• 1.2 国内外发展状况10-11
• 1.2.1 国外的发展现状10
• 1.2.2 国内的发展现状10-11
• 1.3 微电网的基本概述11-15
• 1.3.1 微电网的定义11
• 1.3.2 微电网的拓扑结构11-13
• 1.3.3 微电网的分布式电源13-15
• 1.4 本文主要研究内容15-17
• 第二章 分布式电源的控制方法和数学建模17-33
• 2.1 并网逆变器的数学建模17-19
• 2.2 逆变器的控制方法19-24
• 2.2.1 恒功率控制20-22
• 2.2.2 恒压/恒频控制22-23
• 2.2.3 下垂控制23
• 2.2.4 内环控制器23-24
• 2.3 光伏发电系统的控制24-29
• 2.3.1 光伏电池的模型24-26
• 2.3.2 最大功率点跟踪26-27
• 2.3.3 光伏电池升压控制27-28
• 2.3.4 光伏电池仿真28-29
• 2.4 蓄电池储能系统的控制29-32
• 2.4.1 蓄电池原理29-30
• 2.4.2 蓄电池数学模型30-31
• 2.4.3 蓄电池充放电控制31
• 2.4.4 蓄电池仿真模型31-32
• 2.5 本章小结32-33
• 第三章 微电网平滑切换的控制研究33-47
• 3.1 微电网运行模式33-34
• 3.2 微电网控制模式34-37
• 3.2.1 主从控制模式34-36
• 3.2.2 对等控制模式36
• 3.2.3 分层控制模式36-37
• 3.3 微电网的孤岛检测技术37-39
• 3.3.1 孤岛效应37
• 3.3.2 孤岛检测原理37-38
• 3.3.3 孤岛检测方法38-39
• 3.4 平滑切换的研究39-46
• 3.4.1 并网控制策略40
• 3.4.2 蓄电池储能系统的控制策略40-43
• 3.4.3 新型锁相环43-45
• 3.4.4 改进主控制器45-46
• 3.4.5 切负荷控制策略46
• 3.5 本章小结46-47
• 第四章 微电网仿真和分析47-62
• 4.1 仿真结构模型47-48
• 4.2 微电网控制系统仿真模块48-51
• 4.2.1 微电网仿真模型48-49
• 4.2.2 光伏单元模块49
• 4.2.3 蓄电池单元模块49-50
• 4.2.4 孤岛检测模块50-51
• 4.2.5 逆变器控制模块51
• 4.3 光伏并网/孤岛仿真51-53
• 4.4 微电网系统仿真结果和分析53-61
• 4.5 本章小结61-62
• 第五章 微电网实验设计和结果分析62-76
• 5.1 微电网系统设计方案62
• 5.2 逆变器硬件设计62-66
• 5.2.1 逆变器主电路设计62-64
• 5.2.2 逆变器控制板设计64-66
• 5.3 逆变器软件设计66-70
• 5.3.1 主程序设计66-67
• 5.3.2 PQ控制和V/f控制程序设计67-68
• 5.3.3 并网/孤岛切换程序设计68
• 5.3.4 通信程序设计68-70
• 5.4 微电网实验平台70-71
• 5.5 实验结果和分析71-75
• 5.5.1 CCS软件调试71-73
• 5.5.2 逆变器实验73-74
• 5.5.3 微电网实验74-75
• 5.6 本章小结75-76
• 第六章 总结与展望76-78
• 6.1 本文总结76-77
• 6.2 研究工作的展望77-78
• 参考文献78-82
• 攻读学位期间所取得的相关科研成果82-83
• 致谢83

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 刘畅;袁荣湘;刘斌;赵树华;陈建锋;彭炽刚;方永康;;微电网运行与发展研究[J];南方电网技术;2010年05期

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本文编号：889628