微电网的平滑切换控制策略研究

摘要

近年来，由于能源问题的突出和电力需求的增加，发展利用新能源发电技术进行发电的分布式电源成为电力结构改革的必然趋势。由于单个分布式电源连接大电网不易控制，因此含有分布式电源的微电网接入大电网的研究受到各国政府、学者的广泛关注。微电网是未来电网发展方向——智能电网的重要组成部分，可以有效解决并规避单个新能源发电系统不易控制、传统电网可能出现的大面积停电、电力远距离传输等问题，具有很大的现实意义。
　　本文首先阐述了微电网的发展背景和意义，表明在当今社会研究发展微电网是必然趋势;要实现微电网的稳定运行和大范围的投入使用，必须要对微电网并网/离网运行模式的平滑切换进行研究。其次，本文就平滑切换控制的国内外研究近况进行了叙述，基本介绍当前平滑控制研究取得的进展。接着，对微电网的结构、控制方法做简单介绍，并对各种控制方法进行分析对比。
　　然后，本文针对微电网结构、微电网并网与孤岛运行模式的特点，结合具体微电网中分布式电源的特点，提出了一种微电网的平滑切换控制策略。在并网运行时，微电网中的分布式电源采用PQ控制，由大电网提供维持所需的电压和频率，来保证微电网整体的稳定;当大电网主动与微电网解列或出现故障时，微电网中配置的孤岛检测装置检测到对应信号，微电网切换到孤岛运行模式，其中的储能装置采用改进的PQ-Droop控制方法，弥补失去大电网电能供应后的功率缺额，同时也为系统提供电压和频率支撑。考虑到在孤岛运行模式下，微电网可能出现负荷所需功率超过分布式电源输出功率的情况，因此，将提出的平滑切换控制方法结合切除负荷控制，即在微电网运行模式切换的同时，对微电网中的功率供需进行检测，切除可切除负荷，保证重要负荷的持续稳定运行。
　　最后，利用MATLAB/Simulink仿真软件进行建模，在光辐照度不变、光辐照度变化、微电网内负荷所需功率过大的情况下，对提出的平滑切换控制策略和切除负荷控制进行验证，其结果显示，所提出的控制策略通过对分布式电源的控制，保证了微电网在离网/并网模式切换过程中能保持系统电压和频率稳定性，并通过对切除负荷的判断操作，有效地保证了微电网内重要负荷的正常工作。

目录

声明

摘要

第1章绪论

1．1课题研究的背景和意义

1．1．1微电网的发展背景

1．1．2微电网对电力系统技术的带来的挑战

1．2微电网的发展现状

1．3微电网平滑切换控制发展现状

1．4微电网的控制结构

1．5本论文主要研究内容

第2章微电网运行状态和控制策略

2．1微电网的运行状态

2．2微电网的控制方法

2．3基于具体微电网结构控制方法总体设计

2．4本章总结

第3章微电网的建模

3．1储能装置建模

3．1．1超级电容模型

3．1．2蓄电池模型

3．2光伏发电建模

3．2．1光伏发电模型原理

3．2．2最大功率点跟踪控制

3．2．3光伏发电系统模型仿真

3．3本章小结

第4章含光伏发电的微电网控制方法的设计

4．1并网逆变器的分类及结构

4．2并网逆变器系统总体方案

4．2．1并网逆变器的整体架构

4．2．2锁相环设计

4．2．3滤波器设计

4．3光伏发电系统的控制

4．4储能设备控制方式

4．4．1并网和孤岛运行的控制

4．4．2微电网孤岛检测

4．5本章小结

第5章微电网的平滑切换控制方法仿真分析

5．1仿真的模型结构

5．2 MATLAB/Simulink环境下搭建的模型

5．3仿真结果与分析

5．3．1光辐照度不变情况下仿真

5．3．2光辐照度改变情况下仿真

5．3．3系统中负荷所需过大时仿真

5．4本章小结

第6章总结与展望

6．1工作总结

6．2研究展望

参考文献

攻读硕士期间获得的成果

致谢