风光互补发电微网无缝切换控制方法的仿真研究

摘要

随着经济社会的发展，电力需求不断加大，化石等不可再生能源正在大量消耗，使得风力发电和太阳能发电等可再生能源发电得到了越来越多的重视和应用。微网可以解决分布式发电对电网产生的影响，从而提高供电的安全可靠性，具有广泛的应用前景。风光互补发电微网系统可以分为并网运行和独立运行两种模式，为了保证两种模式下负载供电的连续可靠性，提高供电质量，微网在两种模式切换过程中需要进行平滑切换。
　　本文以风光互补发电微网系统的微网作为研究对象，对微网系统的无缝切换控制方法进行了研究，提高微网系统运行稳定性。主要研究内容如下:
　　首先，分析了风光互补发电微网系统的结构，探讨了微网中光伏电池阵列和风力发电机组的发电特性，研究了储能蓄电池的结构和充放电原理，建立了微网系统的模型。
　　其次，分析了风光互补发电微网系统的结构和运行特性，提出了每种模式下的运行控制方法。在并网运行模式下采用基于单相解耦的PQ控制，微网系统的频率和相位由电网提供。在独立运行模式下采用V/f下垂控制方法，通过控制储能装置逆变器的输出电压及频率，为风光发电单元提供频率和相位。本文采用了一种自适应模糊PID控制方法，对微网系统各个逆变器分别进行控制。
　　再次，通过锁相环和过零补偿装置来提取电网电流的幅值和频率，作为进行控制微网各逆变器单元的参考值，当调节逆变器输出电流与电网电流同频同相后，控制断路器合闸操作进行并网。当检测到电网发生故障后，通过断路器切断主网与微网的联系，使得微网进入到独立运行模式，并调解储能单元逆变器输出电压的频率和相位，为微网其他发电单元提供参考电压的频率和相位。
　　最后，在MATLAB/Simulink仿真平台下搭建了微网系统双模式无缝切换的仿真模型，进行了双模式无缝切换控制方法的仿真分析。结果表明本文提出的无缝切换控制方法能够有效地控制微网在独立运行和并网运行两种模式之间的无缝平滑切换，从而可以提高风光互补发电微网系统运行的可靠性，改善电能质量。

目录

声明

摘要

第一章 引言

1．1 课题研究意义

1．2 国内外研究现状

1．3 论文研究的主要内容和安排

第二章 风光互补发电微网系统分析及建模

2．1 风光互补发电微网系统结构

2．2 并网逆变器

2．3 光伏电池发电特性

2．4 风力发电机组特性

2．5 储能系统结构

2．5．1 储能蓄电池模型

2．5．2 储能单元控制电路

2．6 本章小结

第三章 风光互补发电微网系统控制模式

3．1 微网工作模式分析

3．2 微网独立运行模式的控制

3．2．1 独立运行的V／f控制

3．2．2 独立运行模式逆变器控制

3．3 微网并网运行模式的控制

3．3．1 单相锁相环设计

3．3．2 并网运行PQ解耦控制

3．3．3 并网运行模式逆变器控制

3．4 基于模糊PID的逆变器控制

3．4．1 模糊PID结构

3．4．2 隶属度函数

3．4．3 模糊规则

3．4．4 仿真模型

第四章 风光互补发电微网系统无缝切换的控制方法

4．1 过零检测及补偿方法

4．2 独立运行至并网运行的切换

4．3 并网运行至独立运行的切换

4．4 本章小结

第五章 无缝切换的仿真分析

5．1 独立运行模式

5．2 并网运行模式

5．3 并网与独立运行间的无缝切换

5．3．1 独立至并网模式切换

5．3．2 并网至独立模式切换

5．3．3 双模式切换过程

5．4 本章小结

第六章 结论与展望

6．1 全文工作总结

6．2 课题研究展望

参考文献

致谢

读研期间发表的论文

读研期间参加的科研项目