基于虚拟阻抗与非线性控制的微电网下垂控制器优化

摘要

微电网是综合利用各种分布式能源的新型组网形式，与公共电网互为补充。作为智能电网的重要组成部分，微电网逐渐得到了日益广泛的关注。逆变器是微电网的核心部件，微电网的控制主要集中在对逆变器控制上，因此对微电网逆变器的控制是本文的研究重点。
　　微电源逆变器的控制方法主要有三种:下垂控制、恒压恒频控制、恒功率控制。目前微电网逆变器控制采用最多的是下垂控制。下垂控制模拟了同步发电机的下垂特性，使微电网具有调频功能，但是这种调频是一次调频，不能做到无差调频，并且下垂控制在微电网运行中也具有不足。当电网负荷波动时，系统频率变化很快，低频减载装置有可能没有充足的时间切负荷，不利于电力系统稳定运行。因此，本文对微电网下垂控制的不足进行了改进。
　　本文首先介绍了分布式发电系统，随后对微电网的概念以及研究现状做了论述。详细介绍了微电网变流器的控制策略以及微电网系统整体运行时的控制策略。
　　其次，通过下垂控制器的原理设计了下垂控制器，并通过理论分析确定了控制器的参数，在Matlab中搭建下垂控制仿真模型。通过仿真验证下垂控制器模型的正确性，但同时也发现下垂控制器的不足。在下垂控制的基础上研究采用对等控制策略下微电网的运行特性。
　　最后，对下垂控制方法的不足进行了改进:有功功率-频率下垂控制中引入了虚拟阻抗概念;在无功功率．电压下垂控制采用非线性控制策略。通过matlab软件建模，仿真的结果验证了改进方法的正确性。采用改进下垂控制方法后，当系统负荷随机变化时，频率能缓慢的过渡到稳态值，使低频减载装置有足够的时间动作，保证了系统频率稳定性。对多机并联状态下的功率振荡进行分析，通过选择合适的控制器参数，可以实现抑制系统的功率振荡的目的。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 分布式发电系统

1．2 微电网的概念及研究现状

1．2．1 微电网的概念

1．2．2 微电网的研究现状

1．3 论文的选题背景和意义

1．4 本文的主要研究内容

第2章 微电网的运行与控制策略

2．1 微电网变流器的控制策略

2．1．1 恒功率控制

2．1．2 下垂控制

2．1．3 恒压恒频控制

2．2 微电网系统运行控制策略

2．2．1 主从控制策略

2．2．2 对等控制策略

2．3 本章小结

第3章 微电网下垂控制器设计

3．1 下垂控制器的原理

3．2 下垂控制器设计

3．2．1 功率控制器设计

3．2．2 滤波器设计

3．2．3 电压电流双环控制器设计

3．3 微电网下垂控制仿真

3．3．1 下垂控制器仿真模型

3．3．2 下垂控制器仿真

3．4 微电网对等控制策略研究与仿真

3．4．1 孤岛运行仿真

3．4．2 运行方式切换仿真

3．5 本章小结

第4章 引入虚拟阻抗下垂控制器研究

4．1 虚拟阻抗概念

4．2 引入虚拟惯性的有功功率-频率下垂控制

4．3 引入虚拟阻抗后下垂控制器仿真

4．4 双端供电网络功率振荡分析

4．5 本章小结

第5章 基于虚拟阻抗非线性下垂控制研究

5．1 非线性控制理论

5．2 无功-电压非线性优化控制

5．3 微电网虚拟阻抗非线性控制仿真

5．4 本章小结

结论

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及科研情况