应用背靠背变流器进行微电网并网的控制研究

摘要

微电网是解决分布式电源并入电网的主要途径之一。微电网是由若干分布式电源(Distributed Generation，DG)、储能装置和就地负荷组成的可控系统，与电网连接具有孤岛和并网两种运行模式。通常微电网可以通过机电断路器，静态开关，背靠背电压源变流器(Voltage Source Converter,VSC)与电网连接，其中背靠背变流器由于具有频率和故障隔离的特点而得到了广泛的研究。
　　本文建立了背靠背电压源型变流器在三相静止坐标系和同步旋转坐标系下的动态模型。通过分析背靠背电压源型变流器与两端交流系统互联时的功率交换原理，将功率交换控制问题转化为满足运行约束条件下有功和无功分量参考值的跟踪问题。设计了一种控制策略分别对背靠背变流器中与电网连接的变流器(VSC1)的输出功率和与微电网连接的变流器(VSC2)的接入点电压进行控制，使得VSC1与电网仅交换有功功率，并且保证微电网较好的供电质量。两个变流器之间通过控制直流侧电压实现功率的双向流动。微电网中的分布式电源采用下垂控制。
　　在MATLAB/Simulink上搭建了仿真模型，验证了所设计的控制策略的有效性。搭建背靠背实验平台，通过软硬件联合调试，对控制算法进行了实验验证。结果表明该控制策略不仅提高了微电网的并网特性，而且提高了微电网本身的电压质量，实现了有功和无功的功率平衡和再分配。