交直流混合微电网运行控制策略研究

发布时间：2017-09-21 16:51

  本文关键词：交直流混合微电网运行控制策略研究

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【摘要】：微电网作为分布式发电的组织形式,将分布式电源、储能装置、可控负荷等相结合,既可独立运行,也可以与外部电网互为支撑,用于满足不同用户多元化的用能需求。交直流混合微电网作为微电网的一种特殊形式,集中了交流微电网与直流微电网的优点,可以同时向交流、直流负荷供电,能够减少功率转换装置的使用数量,使得微电网结构更加简单,控制更加方便。交直流混合微电网的运行控制不仅需要考虑交流微电网电压频率的稳定,同时也要维持直流微电网内直流母线电压稳定以及整个系统的功率平衡。因此,单一的控制方法已不能满足交直流混合微电网在多种运行工况下的控制要求。本文研究一种分层控制策略,基于不同时间尺度,将本地控制、分布式协调控制、集中控制相结合,同时依托物理实验系统进行实验验证。全文主要研究内容包括如下几个点：1)详细分析了交流微电网、直流微电网以及交直流混合微电网的国内外研究现状以及应用前景,重点概述了交流微电网、直流微电网以及交直流混合微电网的运行控制方法,并介绍了本论文的工程背景。2)构建了小型交直流混合微电网物理实验系统,介绍了交直流混合微电网物理实验系统的配置情况,并在此基础上,提出基于不同时间尺度的交直流混合微电网分层控制结构,设计了其应用功能。3)研究了交流微电网的几种本地控制策略：主从控制与对等控制,包括PQ控制、V/f控制以及下垂控制方法；研究了直流微电网的本地控制策略,介绍了直流微电网的主从控制与对等控制；在此基础上,研究交直流混合微电网的本地控制策略,最后进行仿真与实验验证。4)在本地控制的基础上,本文重点研究分布式控制,提出了交直流混合微电网双模分布式控制策略,包括自由控制模式与强制控制模式：给出了双模分布式控制的组织机制与指令生成机制,设计了四种典型的应用场景：交直流混合微电网并网运行时平滑联络线功率波动、计划孤岛运行前联络线功率调零、离网运行时储能功率优化分配、离网转并网前系统电压恢复,并进行实验验证；最后分析了分布式算法的稳定性、通信延时的影响。5)设计包括通信与控制系统、能量管理系统在内的交直流混合微电网运行控制与能量管理系统。首先,采用EtherCAT总线技术,通过CX8090控制器与EtherCAT端子模块、基于软PLC的TWinCAT软件构建交直流混合微电网通信与控制系统；然后,进行能量管理系统的开发,提出基于多时间尺度的能量管理方法,并介绍了各软件之间的相互调用关系；最后,进行了交直流混合微电网控制系统的软件开发。
【关键词】：交直流混合微电网 分层控制 本地控制 双模分布式控制 运行控制与能量管理系统
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM732
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 绪论11-19
• 1.1 课题研究背景及意义11-12
• 1.2 微电网发展与研究现状12-15
• 1.2.1 交流微电网研究现状12-13
• 1.2.2 直流微电网研究现状13-14
• 1.2.3 交直流混合微电网研究现状14-15
• 1.3 微电网运行控制概述15-16
• 1.4 论文的工程背景16-17
• 1.5 论文结构17-19
• 第二章 交直流混合微电网分层控制架构与功能设计19-25
• 2.1 引言19
• 2.2 交直流混合微电网系统构建19-22
• 2.2.1 交直流混合微电网拓扑结构19-21
• 2.2.2 交直流混合微电网电气系统构建21-22
• 2.3 交直流混合微电网分层控制架构及其功能设计22-23
• 2.3.1 交直流混合微电网分层控制架构22
• 2.3.2 交直流混合微电网分层控制功能设计22-23
• 2.4 本章小结23-25
• 第三章 交直流混合微电网本地控制策略研究25-45
• 3.1 引言25
• 3.2 交流主微电网基本控制策略25-32
• 3.2.1 逆变型分布式电源并网控制方法25-27
• 3.2.2 交流主微电网本地控制策略27-31
• 3.2.3 交流主微电网运行模式切换31-32
• 3.3 直流子微电网基本控制策略32-37
• 3.3.1 直流子微电网系统并网控制方法32-34
• 3.3.2 直流子微电网本地控制策略34-37
• 3.4 交直流混合微电网本地控制策略37-38
• 3.5 实验分析38-44
• 3.5.1 仿真实验分析38-41
• 3.5.2 物理实验分析41-44
• 3.6 本章小结44-45
• 第四章 交直流混合微电网分布式协调控制策略研究45-69
• 4.1 引言45
• 4.2 交直流混合微电网双模分布式控制策略45-46
• 4.2.1 双模分布式控制定义45-46
• 4.2.2 基于双模分布式控制的微电网控制框架46
• 4.2.3 双模分布式控制特点分析46
• 4.3 交直流混合微电网双模分布式控制模型设计46-50
• 4.3.1 自由控制模式的控制模型47-48
• 4.3.2 强制控制模式的控制模型48-49
• 4.3.3 双模协调控制模型49-50
• 4.4 交直流混合微电网双模分布式控制模型应用50-54
• 4.4.1 并网运行时平滑联络线功率波动50-51
• 4.4.2 计划孤岛运行前联络线功率调零51-52
• 4.4.3 离网运行时储能功率优化分配52-53
• 4.4.4 离网转并网运行前系统电压恢复53-54
• 4.5 交直流混合双模分布式控制模型实现与实验分析54-67
• 4.5.1 实验系统与实现方法54-55
• 4.5.2 实验验证55-63
• 4.5.3 分布式算法稳定性、通信延时分析63-67
• 4.6 本章小结67-69
• 第五章 交直流混合微电网运行控制与能量管理系统研发69-81
• 5.1 引言69
• 5.2 交直流混合微电网通信与控制系统设计69-76
• 5.2.1 交直流混合微电网EtherCAT总线技术69-70
• 5.2.2 交直流混合微电网本地控制器的设计70-72
• 5.2.3 双向混合储能PCS变流装置设计72-74
• 5.2.4 基于EtherCAT总线的通信与控制系统设计74-75
• 5.2.5 交直流混合微电网通信与控制系统软件开发75-76
• 5.3 交直流混合微电网能量管理系统设计76-79
• 5.3.1 能量管理系统及能量管理方法76-77
• 5.3.2 能量管理系统软件架构77-78
• 5.3.3 能量管理系统软件开发78-79
• 5.4 本章小结79-81
• 第六章 总结与展望81-83
• 6.1 全文总结81
• 6.2 工作展望81-83
• 致谢83-85
• 参考文献85-89
• 附录89-99
• 作者与科研成果简介99

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 李霞林;郭力;王成山;李运帷;;直流微电网关键技术研究综述[J];中国电机工程学报;2016年01期

2 吕振宇;吴在军;窦晓波;胡敏强;赵波;;基于离散一致性的孤立直流微网自适应下垂控制[J];中国电机工程学报;2015年17期

3 郭思琪;袁越;张新松;鲍薇;刘纯;曹阳;王海潜;;多时间尺度协调控制的独立微网能量管理策略[J];电工技术学报;2014年02期

4 杨新法;苏剑;吕志鹏;刘海涛;李蕊;;微电网技术综述[J];中国电机工程学报;2014年01期

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6 江道灼;郑欢;;直流配电网研究现状与展望[J];电力系统自动化;2012年08期

7 杨琦;马世英;李胜;唐晓骏;李晓s，

本文编号：895738