基于卡爾曼狀態(tài)估計的微電網電壓和無功控制方法研究.pdf

1、微電網技術是智能電網技術的重要組成部分，是實現(xiàn)分布式電源大規(guī)模利用的有效方式之一。目前，微電網運行控制技術大多依賴通信系統(tǒng)的支持，然而，通信系統(tǒng)帶來的數(shù)據(jù)丟包、通信延遲、高成本等問題極大地制約了微電網的發(fā)展和工業(yè)應用。本論文以提高微電網運行的經濟性、控制系統(tǒng)可靠性和靈活性為導向，以實現(xiàn)無通信系統(tǒng)條件下的電壓控制和功率控制為目標，提出了基于狀態(tài)估計器的電壓控制和無功控制方法。分別對微電網小信號模型、狀態(tài)估計方法、電壓控制方法和無功功率控制

2、方法進行了深入研究，論文的研究內容包括以下四個部分。
　　首先，分別建立了分布式發(fā)電機(DG，Distributed Generator)小信號模型、網絡小信號模型以及負荷小信號模型，將每個子系統(tǒng)變換至公共坐標系，建立了完整的微電網小信號模型。研究結果表明:建立的微電網小信號模型可以有效反映DG單元狀態(tài)和微電網電壓響應，為系統(tǒng)分析和綜合提供基礎。
　　其次，提出了一種基于卡爾曼濾波的微電網狀態(tài)估計方法:通過測量分布式發(fā)電機的

3、局部電壓電流信息，應用卡爾曼濾波器在無通信系統(tǒng)條件下觀測微電網狀態(tài)。研究結果表明:卡爾曼估計器可以準確估計分布式發(fā)電機的運行狀態(tài)和系統(tǒng)電壓響應。
　　再次，提出了一種基于卡爾曼狀態(tài)估計的微電網電壓控制方法，該方法由電壓估計器和電壓控制器組成。通過電壓估計器動態(tài)觀測系統(tǒng)電壓的響應，電壓控制器根據(jù)估計結果實施無偏電壓控制;分析了電壓控制器的動態(tài)特性，揭示了電壓控制器參數(shù)與控制器動態(tài)特性的關系;研究了電壓控制策略在多種參數(shù)攝動情況下的魯

4、棒性，并對線路參數(shù)攝動、負荷參數(shù)變化、多擾動負荷、LC濾波器攝動、輸出阻抗攝動、發(fā)電機故障多種參數(shù)攝動情況進行了魯棒性分析和驗證。研究結果表明:基于卡爾曼狀態(tài)估計的電壓控制方法可以在無通信系統(tǒng)條件下實現(xiàn)無偏電壓控制，并對參數(shù)攝動有較好的魯棒性。
　　最后，提出了一種基于卡爾曼狀態(tài)估計的微電網無功和電壓優(yōu)化控制方法。將微電網無功功率和電壓控制問題轉化為線性系統(tǒng)漸進跟蹤和擾動抑制問題，分析了微電網功率跟蹤和電壓擾動抑制的條件，并重構了

5、系統(tǒng)模型的輸入輸出關系;對改進的小信號模型進行了靈敏度分析;提出了狀態(tài)估計器，根據(jù)分布式電源局部電壓和電流信息估計無功偏差和系統(tǒng)電壓，進而提出了基于卡爾曼狀態(tài)估計的微電網無功和電壓優(yōu)化控制方法;分析了優(yōu)化控制器的動態(tài)特性。研究結果表明:基于卡爾曼狀態(tài)估計的微電網優(yōu)化控制方法可以在無通信系統(tǒng)條件下同時實施無功功率分配和系統(tǒng)電壓控制。
　　本論文通過理論分析、仿真驗證以及實驗驗證對研究內容進行了分析和論證，本文的研究成果可以提高微電網