低压微电网解耦下垂控制策略研究

发布时间：2017-09-30 15:33

  本文关键词：低压微电网解耦下垂控制策略研究

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【摘要】：近年来微电网的发展及应用受到了很多关注,这是因为微电网是清洁无污染、间歇性分布式电源的一种有效组织形式。传统下垂控制作为微电网控制分布式电源的重要方法,适用于感性微电网系统,因其具有不需要通信系统即可实现功率分配的优点而被广泛使用。然而在低压微电网中,线路阻抗为阻性,不满足传统下垂控制的应用条件,且分布式电源的有功功率和无功功率输出具有耦合性,很难实现功率精确分配。本文对低压孤岛微电网环境下的下垂控制微电源输出功率解耦和频率、电压恢复等问题进行研究。首先,分析了微电网下垂控制原理,建立了功率下垂控制器、电压电流双环控制器模型,通过仿真验证了所搭建下垂控制器的有效性。对微电源的功率传输理论、下垂控制分布式电源之间的功率分配方法以及传统下垂控制方法的固有局限进行了分析。然后,在传统下垂控制方法的基础上加入虚拟阻抗环,建立了低压微电网的解耦下垂控制策略。对虚拟阻抗原理进行分析,研究了虚拟阻抗加入前后对系统等效输出阻抗的影响,采用闭环传递函数和根轨迹图对虚拟阻抗参数进行了选取,通过仿真验证了虚拟阻抗能够改变逆变器等效输出阻抗,进而实现低压微电网环境中下垂控制微电源的输出有功功率和无功功率解耦。最后,在将基于虚拟阻抗的下垂控制作为微电网一级控制的基础上,引入微电网分层控制,分别对集中式二级控制和分布式二级控制进行了分析,验证了二级控制接入时间和通信延迟对两者的影响。本文使用基于虚拟阻抗的下垂控制作为一级控制,并在此基础上加入了二级控制,从而建立了低压微电网解耦控制策略。该策略可以在低压微电网线路阻抗呈阻性的情况下实现功率解耦和功率自动分配,并且能很好地恢复频率和电压幅值,这对于孤岛低压微电网维持系统稳定、提高电能质量具有一定的理论意义。
【关键词】：微电网 解耦下垂控制 虚拟阻抗 二级控制 频率 电压恢复
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM727
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第一章 绪论11-17
• 1.1 课题研究背景及意义11-12
• 1.2 国内外研究现状12-15
• 1.2.1 低压微电网解耦控制策略研究现状12-14
• 1.2.2 微电网分层控制研究现状14-15
• 1.3 本文的主要研究内容15-17
• 第二章 微电网下垂控制策略17-33
• 2.1 微电网下垂控制原理17-28
• 2.1.1 功率下垂控制器18-20
• 2.1.2 电压电流双环控制器20-23
• 2.1.3 仿真验证23-28
• 2.2 微电源的功率传输理论分析28-30
• 2.3 下垂控制微电源之间的功率分配30-32
• 2.3.1 有功功率按比例分配30
• 2.3.2 无功功率按比例分配30-32
• 2.4 传统下垂控制的固有局限32
• 2.5 本章小结32-33
• 第三章 基于虚拟阻抗的解耦下垂控制策略33-53
• 3.1 虚拟阻抗法33-43
• 3.1.1 虚拟阻抗原理33-36
• 3.1.2 虚拟阻抗加入前后对系统输出特性的影响36-39
• 3.1.3 虚拟阻抗的参数选取39-41
• 3.1.4 虚拟阻抗的实现41-43
• 3.2 基于虚拟阻抗的解耦下垂控制仿真验证43-52
• 3.3 本章小结52-53
• 第四章 微电网二级频率和电压控制策略53-78
• 4.1 集中式二级控制53-59
• 4.1.1 频率控制54
• 4.1.2 电压控制54-56
• 4.1.3 仿真模型及验证56-59
• 4.2 分布式二级控制59-64
• 4.2.1 频率控制59-60
• 4.2.2 电压控制60-62
• 4.2.3 仿真模型及验证62-64
• 4.3 接入时间对二级控制的影响64-66
• 4.4 通信延迟对二级控制的影响66-72
• 4.5 多DG微电网的二级控制72-77
• 4.6 本章小结77-78
• 结论与展望78-79
• 致谢79-80
• 参考文献80-84
• 攻读硕士学位期间发表文章及科研成果84

【参考文献】

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本文编号：948981