基于逆變器下垂控制的微電網(wǎng)運(yùn)行特性及其控制系統(tǒng)研究.pdf

1、能源是社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的動(dòng)力,隨著常規(guī)能源的逐漸衰竭和生態(tài)環(huán)境問題的日益突出,電力工業(yè)需要尋找一條可持續(xù)發(fā)展的道路。微電網(wǎng)是未來(lái)智能化和可持續(xù)化電力系統(tǒng)的重要組成部分。微電網(wǎng)有并網(wǎng)和孤島兩種運(yùn)行模式,在孤島運(yùn)行模式下,微電網(wǎng)控制系統(tǒng)應(yīng)能夠進(jìn)行各分布式電源的功率分配,確保微電網(wǎng)電能質(zhì)量。采用下垂控制的微電網(wǎng)具有對(duì)通信系統(tǒng)的依賴小,可靠性高,運(yùn)行方式靈活等特點(diǎn)。本文以下垂控制的微電網(wǎng)為研究對(duì)象,研究了微電網(wǎng)孤島模式的運(yùn)行特性和微電網(wǎng)電壓、頻率的

2、調(diào)節(jié)措施,提出了下垂控制的改進(jìn)方案,最后分析說(shuō)明了微電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)實(shí)現(xiàn)的功能和完成的任務(wù)。具體研究?jī)?nèi)容如下:
　　 (1)論文首先研究了微電網(wǎng)的基本概念、組成元件和中國(guó)發(fā)展微電網(wǎng)的重要意義,分析了國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀和研究熱點(diǎn),指出下垂控制的微電網(wǎng)具有良好的應(yīng)用前景,本課題的選擇具有良好的理論意義和現(xiàn)實(shí)意義。
　　 (2)逆變器的端阻抗呈感性,逆變器端電壓的幅值與其輸出的無(wú)功功率正相關(guān)且相關(guān)性強(qiáng);端電壓與節(jié)點(diǎn)母線電壓的

3、相角差與有功出力具有較強(qiáng)的正相關(guān)性,為此引入Q-V、P-ω下垂關(guān)系實(shí)現(xiàn)解耦控制,即Q-V、P-ω下垂控制。論文理論分析了下垂控制微電網(wǎng)的電壓和頻率的調(diào)節(jié)特性,得出下垂控制的微電網(wǎng)具有自動(dòng)調(diào)節(jié)微電網(wǎng)電壓和頻率的能力,適當(dāng)減小P-ω下垂系數(shù)可以提高微電網(wǎng)的一次調(diào)頻能力。
　　 (3)簡(jiǎn)要介紹了分布式電源的接口逆變器采用下垂控制的控制框圖,分析了各控制部分的基本功能,建立了微電網(wǎng)孤島運(yùn)行的數(shù)學(xué)模型,該模型整體考慮了逆變器、網(wǎng)絡(luò)和負(fù)荷的

4、動(dòng)態(tài)特性以及它們之間的相互影響。以一孤島運(yùn)行的微電網(wǎng)為例,進(jìn)行了特征值計(jì)算分析和Matlab/Simulink仿真分析,分析結(jié)果表明:下垂系數(shù)對(duì)微電網(wǎng)的穩(wěn)定性影響大;通過(guò)自動(dòng)調(diào)節(jié)分布式電源的輸出功率,實(shí)現(xiàn)分布式電源和負(fù)荷的即插即用;與擾動(dòng)點(diǎn)近的分布式電源在暫態(tài)過(guò)程中承擔(dān)較多的不平衡功率;擾動(dòng)會(huì)引起微電網(wǎng)電壓和頻率的偏移,可以通過(guò)調(diào)節(jié)逆變器有功、無(wú)功設(shè)置參數(shù)調(diào)節(jié)負(fù)荷功率的分配,實(shí)現(xiàn)無(wú)差調(diào)整。
　　 (4)針對(duì)傳統(tǒng)下垂控制存在環(huán)流、

5、響應(yīng)慢等動(dòng)態(tài)性能問題,論文提出了下垂控制的一種改進(jìn)方法,其中每一個(gè)表達(dá)式都考慮了有功功率、無(wú)功功率的影響,對(duì)相關(guān)性大的元素增加下垂因子,并引入其微分項(xiàng)。建立了基于改進(jìn)下垂控制的逆變器的小信號(hào)模型,經(jīng)過(guò)計(jì)算分析得出,逆變器相角、阻抗角及各下垂系數(shù)都會(huì)不同程度的影響穩(wěn)定性。運(yùn)用Matlab/Simulink仿真,對(duì)比分析了微電網(wǎng)傳統(tǒng)下垂控制和改進(jìn)下垂控制,證明本文提出的改進(jìn)下垂控制可以改善微電網(wǎng)的動(dòng)態(tài)性能。
　　 (5)論文最后理論