含多种分布式电源的微电网的运行控制与分析

发布时间：2017-09-24 14:46

  本文关键词：含多种分布式电源的微电网的运行控制与分析

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【摘要】：摘要：随着微电网进一步的发展,对其展开研究的必要性也越来越大,作为大电网的重要补充,微电网在很多方面还需要不断改进,其中频率稳定作为衡量电能质量的重要指标,对微电网的稳定运行至关重要。本文基于近几年对微电网的研究,对微电网孤岛运行时的频率控制策略及两种运行方式平滑切换的控制展开研究。 本文所构建的微电网结构包含多种分布式电源,通过对不同分布式电源的工作原理分析,建立相应的动态模型。由于微电网中的微电源都属于逆变器接口电源,所以针对不同分布式电源的工作特性,设计了不同控制策略,包括双环解耦的PQ控制和V/f下垂控制,在不同的工作模式下,微电源将采用不同的控制策略,使系统能够稳定运行。考虑到逆变器输出电压中含有大量谐波,本文设计了加装串联小电阻的LC滤波器,使逆变器输出电压质量得到提高。 对于孤岛运行时的微电网,为了更好的保证其运行时的频率稳定性,结合电力系统二次调频的原理,在主动型微电源传统V/f下垂控制的基础上引入比例积分环节,更好的承担负荷变动引起的频率偏差。考虑到微电网容量小惯性低的特点,又将同步电机转子方程的一阶惯性环节加入到控制策略中,实现频率较为平稳的过渡,并对调频过程中主动型微电源的功率分配做出了理论分析,证明了控制策略的正确性。 针对微电网因大电网出现故障,由并网转为孤岛运行时的切换,设计了基于检测公共连接点(PCC)处电压和频率变化的被动孤岛检测法,并分析了采用改进型V/f下垂控制策略的微电源在切换中保持系统频率稳定的作用。在微电网由孤岛转为并网时,采用软件锁相环(SPLL)技术完成微电网与大电网之间的电压和频率的预同步,减小了切换时的振荡。 最后,利用Matlab/Simulink仿真平台对所建分布式电源的动态模型进行验证,并在此基础上搭建含多种分布式电源的微电网模型,验证了频率控制策略和平滑切换控制的有效性。
【关键词】：微电网 分布式电源 频率稳定 功率分配 运行控制 平滑切换
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM732
【目录】：

• 致谢5-6
• 中文摘要6-7
• ABSTRACT7-12
• 1 绪论12-22
• 1.1 选题背景和意义12-16
• 1.1.1 微电网发展背景及概念12-13
• 1.1.2 微电网的发展与建设13-15
• 1.1.3 微电网的研究意义15-16
• 1.2 微电网的运行控制研究综述16-19
• 1.2.1 微电网控制结构16-17
• 1.2.2 逆变器接口微电源控制策略综述17-18
• 1.2.3 微电网频率控制及平滑切换的研究综述18-19
• 1.3 本文的主要研究内容19-22
• 2 微电源的建模与分析22-44
• 2.1 光伏发电系统22-29
• 2.1.1 光伏电池数学模型22-24
• 2.1.2 光伏电池工作特性分析24-26
• 2.1.3 最大功率点跟踪控制(MPPT)26-29
• 2.2 微型燃气轮机发电系统29-35
• 2.2.1 微型燃气轮机结构30
• 2.2.2 微型燃气轮机模型30-31
• 2.2.3 永磁同步发电机及整流器的数学模型31-33
• 2.2.4 微型燃气轮机动态特性仿真分析33-35
• 2.3 燃料电池发电系统35-39
• 2.3.1 SOFC发电系统结构36
• 2.3.2 SOFC动态模型36-37
• 2.3.3 SOFC仿真分析37-39
• 2.4 储能系统39-42
• 2.4.1 铅酸蓄电池化学特性39-40
• 2.4.2 铅酸蓄电池等效模型40
• 2.4.3 蓄电池仿真模型及结果40-42
• 2.5 本章小结42-44
• 3 微电网逆变器控制与无差调频44-70
• 3.1 并网逆变器数学模型及控制策略44-56
• 3.1.1 三相逆变器数学模型44-46
• 3.1.2 LC滤波器的设计46-47
• 3.1.3 PQ控制器设计47-52
• 3.1.4 V/f下垂控制器设计52-56
• 3.2 基于V/f下垂控制策略的无差调频56-63
• 3.2.1 加入比例积分环节56-59
• 3.2.2 加入虚拟惯性环节59-63
• 3.3 功率分配分析63-69
• 3.3.1 传统下垂控制的功率分配分析63-66
• 3.3.2 改进的V/f下垂控制功率分配分析66-69
• 3.4 本章内容小结69-70
• 4 微电网运行模式平滑切换的研究70-80
• 4.1 微电网控制结构70
• 4.2 并网模式向孤岛模式切换控制70-74
• 4.2.1 孤岛检测原理71-72
• 4.2.2 孤岛检测方法及设计72-73
• 4.2.3 基于改进型V/f控制的切换控制设计73-74
• 4.3 孤岛模式向并网模式切换控制74-78
• 4.3.1 预同步控制原理74-75
• 4.3.2 预同步控制实现分析75-78
• 4.4 本章内容小结78-80
• 5 微电网控制策略的仿真验证80-94
• 5.1 微电网仿真结构模型80-81
• 5.2 控制系统仿真模块81-85
• 5.2.1 逆变器的控制模块81-83
• 5.2.2 软件锁相环(SPLL)模块83-85
• 5.3 微电网频率控制策略及平滑切换仿真分析85-92
• 5.3.1 频率控制策略仿真分析85-88
• 5.3.2 微电网两种运行模式的平滑切换分析88-92
• 5.4 本章内容小结92-94
• 6 总结与展望94-96
• 6.1 全文总结94-95
• 6.2 工作展望95-96
• 参考文献96-100
• 附录A100-102
• 作者简历102-106
• 学位论文数据集10

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：912021