微網(wǎng)環(huán)境下多源并網(wǎng)運(yùn)行及復(fù)合控制研究.pdf

1、微電網(wǎng)是分布式新能源發(fā)電主要方式之一，它是將分散的微電源(DG)聯(lián)合起來構(gòu)成一個(gè)小型的供電網(wǎng)絡(luò)來為本地負(fù)荷供電或通過PCC連接點(diǎn)接入大電網(wǎng)，可在并網(wǎng)模式和孤島模式下運(yùn)行。微電網(wǎng)中的DG一般采用逆變器型接口，這不僅增加微網(wǎng)控制的靈活性，也增加系統(tǒng)穩(wěn)定性維持的難度。分布式DG受外界干擾作用明顯，其電能質(zhì)量和發(fā)電量不能夠得到可靠保證，這就要求有效的控制策略來確保用戶對(duì)供電質(zhì)量的要求。同時(shí)，多個(gè)分布式DG并聯(lián)運(yùn)行有利于擴(kuò)大微網(wǎng)容量，但各DG間存

2、在電壓幅值和頻率的變化以及功率分配不合理的問題不利于系統(tǒng)的穩(wěn)定。因此，本文總結(jié)國(guó)內(nèi)外微電網(wǎng)控制技術(shù)與多微源并聯(lián)運(yùn)行控制方面的研究動(dòng)態(tài)，分析幾種常用的控制方法，并在此基礎(chǔ)上提出了改進(jìn)策略來改善微電網(wǎng)環(huán)境下多DG并聯(lián)運(yùn)行時(shí)功率分配不合理的問題。此外，論文還詳述了多微電源環(huán)境下微網(wǎng)動(dòng)態(tài)運(yùn)行仿真及特性分析、微電網(wǎng)電能質(zhì)量等方面的特殊問題與復(fù)合控制。
　　基于平衡假設(shè)的解耦前饋定功率控制是微網(wǎng)常用的控制策略，通過對(duì)該控制策略的功率分析，并采

3、取開關(guān)函數(shù)法來分析微源逆變器的輸出性能。針對(duì)電網(wǎng)電壓在不平衡情況下的3次諧波和負(fù)序現(xiàn)象，在原來恒功率控制策略基礎(chǔ)上增加一個(gè)負(fù)序電壓抑制環(huán)，使微源逆變器產(chǎn)生一個(gè)和PCC點(diǎn)不平衡電壓里的負(fù)序分量相位相同、大小相等的電壓，實(shí)現(xiàn)微網(wǎng)在并網(wǎng)點(diǎn)的三相對(duì)稱控制并抑制3次諧波輸出。仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，改進(jìn)的微網(wǎng)不平衡定功率控制提高了其在電網(wǎng)電壓非對(duì)稱工況下的生存能力。介紹了微電源下垂控制(Droop control)、恒壓恒頻控制(V/f contro

4、l)和恒功率控制(PQ control)三種控制策略基本原理并進(jìn)行仿真研究，結(jié)果表明:下垂控制能夠使得微電源沿著下垂曲線進(jìn)行自主地調(diào)節(jié)，恒壓恒頻控制能夠?qū)崿F(xiàn)頻率和電壓恒定，定功率控制能夠?qū)崿F(xiàn)輸出功率恒定。建立了單微源逆變器實(shí)驗(yàn)樣機(jī)，驗(yàn)證了在并網(wǎng)模式、離網(wǎng)模式、控制算法轉(zhuǎn)換與離網(wǎng)模式下增/切負(fù)荷控制策略的正確性。設(shè)計(jì)了一種負(fù)荷-儲(chǔ)能混合系統(tǒng)(LSHS)，介紹了其組成結(jié)構(gòu)、控制流程與控制策略。分析了混合系統(tǒng)參考功率指令來源，探索了其在緊急控

5、制中的應(yīng)用。仿真結(jié)果表明，負(fù)荷-儲(chǔ)能混合系統(tǒng)可抑制間歇性微電源的功率波動(dòng)、改善電網(wǎng)有功平衡水平及調(diào)頻調(diào)壓，從而提高微網(wǎng)控制建設(shè)的經(jīng)濟(jì)性及柔性。
　　介紹了微電網(wǎng)多逆變電源并聯(lián)運(yùn)行時(shí)的功率分配機(jī)理及其相互間的無功和有功環(huán)流變化規(guī)律，具體地分析了線路等效輸出阻抗對(duì)功率流動(dòng)的影響機(jī)制與傳統(tǒng)下垂控制策略的局限性。為此提出了一種改進(jìn)的Q-(E)n下垂控制和(E)n電壓恢復(fù)機(jī)制法來改善無功功率的分配，分析了其控制原理，并將此改進(jìn)法運(yùn)用到含多微

6、電源并聯(lián)運(yùn)行的系統(tǒng)中。對(duì)不同的運(yùn)行工況進(jìn)行了仿真和實(shí)驗(yàn)分析，結(jié)果表明此方法能較好地改善功率分配不合理問題，設(shè)計(jì)的控制器具有很強(qiáng)的魯棒性。
　　介紹了風(fēng)力發(fā)電機(jī)、太陽能電池、微燃機(jī)等微電源的數(shù)學(xué)模型并搭建了相應(yīng)的仿真模型，對(duì)其動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行了仿真研究，驗(yàn)證了不同運(yùn)行模式下控制策略的有效性。建立了包含四個(gè)微電源的微網(wǎng)仿真模型，分析其在聯(lián)網(wǎng)時(shí)環(huán)境改變、微源切除、運(yùn)行模式轉(zhuǎn)換與離網(wǎng)時(shí)負(fù)荷變化等不同情況下的動(dòng)態(tài)運(yùn)行特性。仿真結(jié)果表明了控制策略

7、的恰當(dāng)選取能夠使得微網(wǎng)相對(duì)于傳統(tǒng)電網(wǎng)可控且動(dòng)態(tài)性能良好，聯(lián)網(wǎng)時(shí)對(duì)大電網(wǎng)不會(huì)產(chǎn)生大的沖擊、而離網(wǎng)時(shí)運(yùn)行平穩(wěn)。
　　提出一種能補(bǔ)償不平衡、諧波和無功電流的多功能逆變器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，同時(shí)研究了其在微網(wǎng)中應(yīng)用。對(duì)此拓?fù)溥M(jìn)行了數(shù)學(xué)建模，通過加權(quán)電流反饋思想給出了其并網(wǎng)電流跟蹤控制方法，設(shè)計(jì)了PI控制參數(shù)。給出了簡(jiǎn)潔有效的電能質(zhì)量補(bǔ)償和并網(wǎng)功率跟蹤兩部分指令電流生成算法。最后，通過PSCAD/EMTDC驗(yàn)證了該方法的正確性和有效性。仿真實(shí)驗(yàn)表明，

8、此多功能逆變器能同時(shí)改善微電網(wǎng)電能質(zhì)量及控制配電網(wǎng)與微網(wǎng)之間的潮流，在必要情況下可為電網(wǎng)提供一定的無功和有功。為使微電網(wǎng)融入配電網(wǎng)并擔(dān)當(dāng)更多責(zé)任，將現(xiàn)有的電能質(zhì)量控制器與微電網(wǎng)協(xié)同使用是種新思想。提出了一種由微電網(wǎng)和靜止無功發(fā)生器(Static Var Generator, SVG)組成的無功電壓協(xié)同混雜控制系統(tǒng)。將容量更小的SVG作連續(xù)子系統(tǒng)來連續(xù)快速地調(diào)節(jié)無功;將微電網(wǎng)作離散子系統(tǒng)來供給分級(jí)的大容量無功功率，兩者的協(xié)同運(yùn)行來實(shí)現(xiàn)無功