半自治分布式紧凑供电系统的功率分配与电能质量控制策略研究

摘要

全球能源和环境问题正面临着前所未有的挑战，世界各国在积极开发和利用可再生能源资源以应对这一挑战。在发展未来智能电网的驱使之下，现代电力系统正朝着分布式发电方向迅猛发展。以清洁能源、可再生能源为主要一次能源的微电网技术作为一种特殊的分布式发电技术将在未来智能电网中扮演着关键角色，因而得到了越来越多的关注，成为一个全球性研究热点。DG间的负荷功率分配与电能质量问题是微电网技术的关键问题。因此，本文对微电网中的功率分配和电能质量控制问题进行了深入细致的研究:
　　1.研究和总结了微电网中的前沿控制技术和电能质量控制技术;结合微电网系统在未来电网中的运行模式特点以及我国实际情况，给出了半自治分布式紧凑供电系统的定义及其特点;针对传统下垂控制方法存在的局限性，提出了考虑电压恢复、二次调频和精确功率分配的改进下垂控制策略，增强了控制器的性能;
　　2.在第2章的基础上，针对分布式发电系统中逆变器系统的非线性和不确定性，考虑逆变器直流电压的不确定性，建立了其具有参数严格反馈形式的多输入多输出非线性不确定性系统模型，提出采用改进的自适应backstepping方法设计了并联逆变器内环电压电流非线性控制器，增强了系统的动静态性能和鲁棒性;
　　3.根据分布式发电的实际情况，提出了基于单相背靠背变换器的混合紧凑供电系统孤岛时的运行和功率分配控制策略，提出孤岛时单相、三相系统独立运行的运行策略，焦点性地研究了孤岛时单相系统的负荷功率跨相分配控制，将改进的自适应反步法和滑模方法结合起来设计了背靠背系统的控制器，取得良好效果;
　　4.在第4章的基础之上，提出了燃料电池DG供电的背靠背并网联接的混合紧凑供电系统公共连接点处的电压不平衡及谐波抑制策略，设计了补偿用DG变换器的控制器，避免了低带宽通信线缆的使用和其它DG输出电能质量的牺牲，保证了公共连接点处的电压质量;最后，总结了论文的主要研究结论和需要进一步深入研究的内容。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 全球及我国能源发展态势

1．2 全球分布式发电及微电网发展现状与趋势

1．3 微电网中的主要控制技术与电能质量问题研究现状

1．3．1 微电网中的前沿控制技术

1．3．2 微电网中的电能质量问题

1．3．3 微电网关键技术研究趋势

1．4 本文主要研究工作

第2章 基于逆变器接口的分布式系统的功率分配控制

2．1 半自治分布式紧凑供电系统的定义

2．2 传统下垂控制方法及其局限性

2．2．1 传统下垂控制方法

2．2．2 低压微电网中传统下垂控制方法的局限性

2．3 考虑电压、频率恢复和精确功率分配的改进下垂控制策略

2．4 仿真分析

2．5 本章小结

第3章 基于Backstepping和下垂控制的接口逆变器控制

3．1 Backstepping设计方法及其在电力系统中的应用

3．2 分布式发电逆变器数学模型

3．3 基于backstepping和droop control的逆变器控制器设计

3．3．1 基于backstepping的内环控制器设计

3．3．2 基于下垂特性的功率外环控制器设计

3．4 仿真分析

3．5 本章小结

第4章 单相／三相混合紧凑供电系统的运行与功率分配控制策略

4．1 含单相／三相DG的混合紧凑供电系统的提出

4．2 混合紧凑供电系统的结构及运行策略

4．3 系统建模与控制器设计

4．3．1 单相背靠背变换器系统建模

4．3．2 基于改进自适应Backstepping滑模方法的SPBTB非线性控制器设计

4．4 仿真分析

4．5 本章小结

第5章 混合紧凑供电系统的三相不平衡及谐波补偿控制策略

5．1 微电网中三相不平衡及谐波问题

5．2 基于DG供电BTB联接的电压不平衡及谐波补偿策略

5．2．1 系统结构及运行原理

5．2．2 控制系统设计

5．3 仿真分析

5．4 本章小结

第6章 结论与展望

参考文献

致谢

攻读硕士期间所发表论文