微源逆变器串联型微网中功率协调控制策略研究

摘要

微源逆变器串联型微电网（Series micro power grids,SMPGs）从逆变器连接的结构形式入手解决了普通并联型微电网存在的一些较难解决的问题，或使某些问题的解决变得相对简单，但结构形式的变化使得其在实际运行中的控制策略需要重新被考虑。为了满足SMPGs系统内部功率平衡，并让系统中各部分能量按其出力能力发挥各自的优势，本文研究了一种SMPGs的功率协调控制策略。
　　首先，介绍了单相、三相串联型微电网系统的具体结构以及系统中的主要微源；研究了孤岛系统、并网系统、系统中储能单元的功率协调运行策略与能量平衡机理，为SMPGs中控制策略的设计奠定了基础。
　　其次，孤岛模式下，建立了系统串联逆变环节的小信号模型，据此分析了各参量对系统性能的影响，在满足系统稳定的前提下，研究了一种“能者多劳”的分配方法；并网模式下，分析了三相SMPGs系统在各相输入功率不相同状况下的运行机理，研究了三相系统的功率分配方法，解决了系统输出电流对称控制问题。据此，分别设计了孤岛、并网模式下系统的功率协调控制策略，前者主要包括滤波电容电压、电流控制和功率协调控制；后者主要包括并网电流控制、功率协调控制、直流链电压控制。通过仿真验证了它们各自控制方法的有效性。
　　最后，对于SMPGs中的混合储能系统，从上层能量优化调度的角度出发，基于混合储能系统的平均荷电状态、超级电容器组和蓄电池组各自的荷电状态，研究了SMPGs中储能系统间、储能系统内部的功率协调分配方法。此外，对混合储能系统进行了小信号模型分析，据此研究了一种双层结构的前馈协调控制方法，主要包括直流链电压控制、电感电流的二次协调控制，仿真分析验证了控制策略的有效性。

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附表索引

第1章 绪论

1.1研究背景及意义

1.2国内外研究现状

1.3本文研究的主要内容

第2章 串联型微电网结构及功率协调运行控制方法

2.1串联型微电网结构及微源类型

2.2 SMPGs功率协调运行控制方法

2.3本章小结

第3章 孤岛模式下SMPGs功率协调控制策略

3.1串联逆变环节模型建立与协调控制分析

3.2功率协调控制原理与负载功率分配

3.3 孤岛模式下SMPGs功率协调控制

3.4 仿真分析

3.5 本章小结

第4章 并网模式下SMPGs功率协调控制

4.1系统功率协调控制分析与功率分配

4.2三相SMPGs并网功率协调控制

4.3仿真分析

4.4本章小结

第5章 SMPGs中储能系统功率协调控制

5.1 SMPGs中储能系统功率协调分配

5.2 UB-HESS拓扑结构及功率协调控制

5.3 仿真分析

5.4本章小结

结论与展望

参考文献

致谢

附录A 攻读研究生期间所发表的学术论文