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

1、全球能源危機和環(huán)境危機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，具有重要的研究價值和應(yīng)用前景。本文對直流微電網(wǎng)的孤島小信號穩(wěn)定性問題進行了分析，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)控制時的輸出導(dǎo)納和輸入導(dǎo)納;為直流微電網(wǎng)孤島小信號穩(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，簡化了計算;對系統(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、恒功率負載、系統(tǒng)節(jié)點間阻抗等復(fù)雜直流微電網(wǎng)的穩(wěn)定性，且易于擴展。
　　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，針對多電源主從控制下環(huán)形直流微電網(wǎng)穩(wěn)定性進行了實例分析，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載進行了詳細的阻抗建模;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;三機四節(jié)點的主從控制下環(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載、阻性負載下系統(tǒng)的穩(wěn)定性和動態(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，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、針對多電源對等控制下環(huán)形直流微電網(wǎng)穩(wěn)定性進行了實例分析，給出了對等控制下環(huán)形直流微電網(wǎng)的穩(wěn)定性判據(jù);對下垂控制的電源進行了阻抗建模，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)定性和動態(tài)性能。三機四節(jié)點的對等控制下環(huán)形直流微電網(wǎng)案例結(jié)果驗證了所提穩(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;采用下垂控制實現(xiàn)多個并聯(lián)雙向變流器的初步均流，通過對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;于是提出了動態(tài)下垂系數(shù)