基于PQ控制策略的海岛微网分布式发电并网的研究

摘要

在海岛上发展光伏发电和风力发电，是解决海岛用电稳定性和安全性的重要途径。然而各种分布式电源的大量接入，对于大电网而言，带来的许多不利影响又制约了其发展，因此提出了一种微网技术很好的解决了这一问题。微网系统一般有两种运行方式：并网运行、孤岛运行。而微网与主网并网的控制，通常采取两种控制策略：PQ控制(即有功和无功功率控制)、V/f控制(即电压和频率控制)。而在本文中，将重点研究微网中光伏发电和风力发电并网的PQ控制策略。
　　 本文作者主要完成了以下工作：
　　 1.研究了光伏电池和风电机组的模型，将Boost升压电路的占空比控制法应用到光伏电池的模型中，并分析了模型的动态特性。
　　 2.研究了光伏发电并网系统控制的仿真模型。在三相光伏发电并网研究中，论述了PQ控制策略的原理，并且探讨了软件锁相环设计和电流控制环设计。
　　 3.对风力发电并网系统的控制进行了研究。论述了双馈风力发电机组的原理，及其定子磁场定向的PQ控制。另外，还对双馈风电并网系统的稳定性进行了探讨。
　　 4.讨论了微网系统控制器理论以及控制策略，提出了一种基于并网逆变器的PQ控制策略，逆变器是微源与主网之间的接口，其功能在于控制输出的有功和无功功率。一般逆变器均为电压源型，通过控制逆变器输出电压的幅值和相角，来调节发出的有功和无功功率。在并网时所有的微源保持输出功率的恒定，而频率和电压由大电网给予支撑，该策略在功率控制方面效果显著。
　　 5.本课题在广东电网公司电力科学研究院的分布式发电实验室中进行了验证试验。在对实验室系统进行阐述后，利用实验室中的光伏电池系统、风电机组系统、常规发电机系统以及负荷和线路等建立了一个动态仿真平台，并且将PQ控制策略应用到微源的并网中，研究了该平台的动态特性，验证了PQ控制策略的有效性。