孤島模式下串聯(lián)型微電網(wǎng)穩(wěn)定控制與分析.pdf

1、微電網(wǎng)是一種在環(huán)境污染、能源短缺時(shí)代背景下發(fā)展起來的新型發(fā)配電系統(tǒng)，具有可再生能源滲透率高、運(yùn)行方式靈活、輸出電能質(zhì)量高等主要特征。它能夠?qū)崿F(xiàn)大量分布式發(fā)電系統(tǒng)輸出能量的協(xié)調(diào)分配與統(tǒng)一管理，是今后智能電網(wǎng)發(fā)展所不可或缺的一種新型底層結(jié)構(gòu)。
　　微電網(wǎng)技術(shù)自提出至今已有十余年的發(fā)展歷程，目前其結(jié)構(gòu)類型主要有交流型、直流型以及交直流混合型三種。它們幾乎都沿用了傳統(tǒng)的電力網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，由于受結(jié)構(gòu)條件的限制，它們內(nèi)部存在如環(huán)流、諧波、控制復(fù)雜

2、以及安全性低等問題，而且這些問題尚未得到很好的解決。本文研究的一種串聯(lián)型微電網(wǎng)可以從結(jié)構(gòu)上很好地解決普通微網(wǎng)中所存在的諸多關(guān)鍵性問題，但在這一特殊網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)中，也未免存在一些新的內(nèi)容、問題面臨研究與解決。
　　為了使串聯(lián)型微網(wǎng)具有獨(dú)立運(yùn)行能力，而且今后能夠在實(shí)際工程領(lǐng)域得到推廣與應(yīng)用。本文以孤島模式下的三微源串聯(lián)型微網(wǎng)為研究對(duì)象，進(jìn)行了基于混合儲(chǔ)能（Hybrid Energy Storage System，HESS）的隨機(jī)微源

3、直流鏈電壓穩(wěn)定控制、串聯(lián)逆變環(huán)節(jié)傳統(tǒng)與先進(jìn)控制方法、優(yōu)化運(yùn)行范疇中的功率協(xié)調(diào)控制、微源解列/恢復(fù)以及三相系統(tǒng)組合實(shí)現(xiàn)等內(nèi)容的研究，相關(guān)內(nèi)容具體概括如下：
　　1）孤島模式下串聯(lián)型微網(wǎng)特性分析。主要包括系統(tǒng)輸出電壓及所含諧波特性、各微源輸出電流與頻率特性、串聯(lián)逆變環(huán)節(jié)局部動(dòng)態(tài)特性、串聯(lián)結(jié)構(gòu)中各微源逆變器直流側(cè)等效負(fù)載模型以及彼此之間的比例關(guān)系等。
　　2）隨機(jī)微源直流鏈電壓的穩(wěn)定控制問題。首先分析了隨機(jī)微源特性對(duì)系統(tǒng)輸出電壓的

4、影響；其次，建立了基于buck/boost雙向DC/DC變換器、超級(jí)電容與蓄電池構(gòu)成的混合儲(chǔ)能系統(tǒng)小信號(hào)模型?；?，重點(diǎn)分析了引起直流鏈電壓波動(dòng)的主要因素，并通過將擾動(dòng)量的前饋補(bǔ)償引入到控制系統(tǒng)當(dāng)中，形成有效的線性多環(huán)復(fù)合控制方法。
　　3）串聯(lián)逆變環(huán)節(jié)的傳統(tǒng)與先進(jìn)控制方法。串聯(lián)逆變是各微源輸出電能變換的最后環(huán)節(jié)，其控制方法的好壞很大程度上決定了系統(tǒng)輸出電壓的波形正弦度。本文進(jìn)行了幾種線性控制方法與非線性控制方法的應(yīng)用研究。其中，

5、線性控制方法包括基于傳統(tǒng)PID調(diào)節(jié)的雙閉環(huán)控制、復(fù)合雙閉環(huán)以及基于準(zhǔn)比例-諧振（Quasi Proportional Resonant，QPR）調(diào)節(jié)的雙閉環(huán)控制方法；非線性控制方法包括輸入/輸出反饋精確線性化控制與自抗擾控制兩種先進(jìn)的控制方法。
　　4）功率協(xié)調(diào)控制是實(shí)現(xiàn)串聯(lián)型微網(wǎng)優(yōu)化運(yùn)行的重要手段。本文該部分內(nèi)容主要涉及兩個(gè)方面：其一，混合儲(chǔ)能系統(tǒng)中蓄電池和超級(jí)電容之間的功率協(xié)調(diào)控制；其二，各微源之間的功率協(xié)調(diào)控制。HESS協(xié)調(diào)

6、控制是直接通過二次調(diào)整蓄電池參考電流，超級(jí)電容自動(dòng)補(bǔ)償來實(shí)現(xiàn)；微源之間的協(xié)調(diào)控制通過二次微調(diào)各微源之間的調(diào)制比例來實(shí)現(xiàn)，并通過串聯(lián)逆變環(huán)節(jié)小信號(hào)模型分析確定該協(xié)調(diào)控制所要滿足的約束條件。
　　5）為滿足三相負(fù)載用電需求和三相并網(wǎng)要求，研究了采用分相獨(dú)立控制與統(tǒng)一控制兩種控制方式下的三相組合系統(tǒng)。不同系統(tǒng)中串聯(lián)逆變環(huán)節(jié)均采用QPR電壓調(diào)節(jié)的雙閉環(huán)控制方法，其區(qū)別在于前者是直接在單相自然坐標(biāo)系中進(jìn)行的，而后者是在兩相靜止坐標(biāo)系中實(shí)現(xiàn)的