基于下垂控制的微电网孤岛能量管理技术研究

摘要

用电负载不断增多、用户对供电可靠性及电能质量要求持续提高、能源利用率存在瓶颈、环境保护日益突出，在各方压力与挑战下，微电网成为整合各分布式发电电源的有效途径，以期达到对间歇性能源的最大化利用，采用灵活的控制方式提高系统供电可靠性与电能质量，俨然是供电系统的一个重要研究方向，受到越来越多的应用。尤以微网孤岛效应以及孤岛工况下的稳定运行，其供电的可靠性得以提升，具有深远的研究意义。
　　本文阐述了微电网研究概况，分析了微电源的下垂控制特性，基于对等控制策略，采用下垂控制法建立了无互联线的多微源并联控制系统。运用本地功率检测的方法和电压频率检测，各微源根据P-f和Q-V下垂特性独立控制其输出的有功功率和无功功率，保障在当负荷变化情况下微网内的功率平衡;利用小信号法建立了基于功率下垂控制的逆变器并联系统的数学模型，分析了系统特征值对微网稳定运行的影响，设计出逆变器并联系统在感性阻抗特性时的功率下垂控制参数，建立了等容量与异容量双微源并联微网仿真系统，验证了下垂控制方法的可行性及下垂参数选取的合理性。
　　以VSC-HVDC孤岛供电系统为实验硬件平台，通过单微源实验，对下垂特性进行了实验验证，通过理论分析，计算实时监测反馈数据，与实验波形显示参数进行对比验证，表明了参数设计的正确性和下垂控制策略的有效可行性。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 背景介绍

1．2 微网基本概念及特性

1．3 各国微网发展现状

1．4 微网控制技术综述

1．5 本文主要研究内容

2 并网滤波器特性分析及参数选取

2．1 各滤波器特性分析

2．2 并网滤波器选型及参数确定

2．3 本章小结

3 微电网的功率平衡控制策略

3．1 微电源的控制方法

3．2 微电网的基本控制策略

3．3 下垂控制

3．4 本章小结

4 基于小信号模型的功率控制器稳定性分析

4．1 小信号稳定性分析

4．2 变流器并联的微网系统小信号模型

4．3 小信号下垂参数选取

4．4 本章小结

5 微网孤岛系统的方案仿真与分析

5．1 单微源模型的建立与仿真分析

5．2 双机并联孤岛仿真与分析

5．2．1 相同容量双机并联孤岛仿真与分析

5．2．2 不同容量双机并联孤岛仿真与分析

5．3 本章小结

6 下垂特性实验验证与分析

6．1 系统整体介绍

6．2 无源不控整流系统下垂控制验证

6．2．1 p-f下垂特性实验验证

6．2．2 Q-V下垂特性实验验证

6．3 无源可控整流系统下垂控制验证

6．3．1 p-f下垂特性实验验证

6．3．2 Q-V下垂特性实验验证

6．4 本章小结

7 结论与展望

7．1 结论

7．2 展望

致谢

参考文献