直流微電網(wǎng)的弧島小信號(hào)穩(wěn)定性分析與并網(wǎng)分層控制策略.pdf

1、全球能源危機(jī)和環(huán)境危機(jī)正促使世界各國尋找可再生新能源以替代石油、煤炭等傳統(tǒng)能源，激發(fā)了風(fēng)力發(fā)電、太陽能發(fā)電等技術(shù)的迅猛發(fā)展。直流微電網(wǎng)技術(shù)作為集成利用分散的可再生能源的一種有效途徑，具有重要的研究價(jià)值和應(yīng)用前景。本文對(duì)直流微電網(wǎng)的孤島小信號(hào)穩(wěn)定性問題進(jìn)行了分析，并提出了直流微電網(wǎng)的的并網(wǎng)分層控制策略。主要工作如下:
　　首先，總結(jié)了包括Buck、Boost、Buck-Boost等多種基本DC/DC變換器在6種基本控制下的電路;在基

2、本DC/DC變換器統(tǒng)一電路模型的基礎(chǔ)上，推導(dǎo)得到了在單電壓環(huán)進(jìn)行恒電壓控制下的各種基本DC/DC變換器的輸出阻抗和輸入導(dǎo)納;并依次推導(dǎo)得到了Buck、Boost、Buck-Boost三種電路在單電流環(huán)和電壓電流雙環(huán)控制時(shí)的輸出導(dǎo)納和輸入導(dǎo)納;為直流微電網(wǎng)孤島小信號(hào)穩(wěn)定性分析奠定基礎(chǔ)。
　　其次，提出了一種基于阻抗的直流微電網(wǎng)穩(wěn)定性判據(jù)，該判據(jù)揭示了:在各模塊自身穩(wěn)定的前提下，系統(tǒng)穩(wěn)定性只與各部分的阻抗或?qū)Ъ{相關(guān)。該判據(jù)能夠兼容考慮

3、系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)間的阻抗;省去了參考到輸出的閉環(huán)傳遞函數(shù)矩陣，簡化了計(jì)算;對(duì)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)無特定要求，可適用于放射型系統(tǒng)，也可適用于環(huán)形系統(tǒng);可分析含電壓控制型電源、電流控制型電源、恒功率負(fù)載、系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)間阻抗等復(fù)雜直流微電網(wǎng)的穩(wěn)定性，且易于擴(kuò)展。
　　然后，在提出的基于阻抗的直流微電網(wǎng)穩(wěn)定性判據(jù)的基礎(chǔ)上，針對(duì)多電源主從控制下環(huán)形直流微電網(wǎng)穩(wěn)定性進(jìn)行了實(shí)例分析，給出了主從控制下環(huán)形直流微電網(wǎng)的穩(wěn)定性判據(jù);對(duì)電壓電流雙環(huán)控制的主電源、單電流環(huán)控制的

4、從電源以及帶有電磁干擾濾波器的恒功率負(fù)載進(jìn)行了詳細(xì)的阻抗建模;在分析雙準(zhǔn)PR控制器的特性基礎(chǔ)上，提出了一種基于雙準(zhǔn)PR控制器的串聯(lián)有源阻尼控制方法;三機(jī)四節(jié)點(diǎn)的主從控制下環(huán)形直流微電網(wǎng)案例結(jié)果表明:提出的穩(wěn)定性判據(jù)能夠準(zhǔn)確判斷不同恒功率負(fù)載、阻性負(fù)載下系統(tǒng)的穩(wěn)定性和動(dòng)態(tài)特性，提出的基于雙準(zhǔn)PR控制器串聯(lián)有源阻尼控制方法能在有效提高系統(tǒng)穩(wěn)定性的同時(shí)，不影響系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)潮流分布。
　　再者，在提出的基于阻抗的直流微電網(wǎng)穩(wěn)定性判據(jù)的基礎(chǔ)上，

5、針對(duì)多電源對(duì)等控制下環(huán)形直流微電網(wǎng)穩(wěn)定性進(jìn)行了實(shí)例分析，給出了對(duì)等控制下環(huán)形直流微電網(wǎng)的穩(wěn)定性判據(jù);對(duì)下垂控制的電源進(jìn)行了阻抗建模，在分析陷波器特性基礎(chǔ)上，提出了一種基于陷波器的并聯(lián)有源阻尼控制方法，給出了相應(yīng)的參數(shù)設(shè)置方法;利用提出的穩(wěn)定性判據(jù)，通過分析多種負(fù)荷功率情況下的系統(tǒng)穩(wěn)定性和不同控制器參數(shù)、恒功率負(fù)載下系統(tǒng)的根軌跡，準(zhǔn)確地分析了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和動(dòng)態(tài)性能。三機(jī)四節(jié)點(diǎn)的對(duì)等控制下環(huán)形直流微電網(wǎng)案例結(jié)果驗(yàn)證了所提穩(wěn)定性判據(jù)和并聯(lián)有源

6、阻尼控制方法的有效性。
　　最后，總結(jié)了直流微電網(wǎng)的分層控制架構(gòu)，并提出了基于并聯(lián)雙向交流器的直流微電網(wǎng)并網(wǎng)分層控制。提出的電流內(nèi)環(huán)d-q-0控制方法抑制了多個(gè)并聯(lián)雙向交流器中的環(huán)流，提出的電壓環(huán)中采用直流電壓的平方策略使得非線性耦合關(guān)系成為線性;采用下垂控制實(shí)現(xiàn)多個(gè)并聯(lián)雙向變流器的初步均流，通過對(duì)電流均流誤差與直流電壓偏差的定量分析發(fā)現(xiàn)，僅依靠下垂控制會(huì)在降低電流均流誤差與減小直流電壓偏差之間產(chǎn)生折中問題;于是提出了動(dòng)態(tài)下垂系數(shù)