提高微电网下垂控制稳定性的研究

摘要

能源危机和环境污染日益加剧的情况促进了微电网的发展。微电网系统是由多种小型分布式电源组成的给当地负荷提供电能的电网。因为在微电网中，通常使用电力电子器件接口将微电源连接到微电网，这会减少系统的惯性，增加分布式电源接口控制的灵敏性。系统运行模式的多样性和惯性的减少会使维持能源平衡和稳定性的难度增加。针对该问题，通常采用逆变器接口控制的方案以增加对系统的控制。
　　本文对恒压恒频控制、恒功率控制和下垂控制进行了阐述。然后推导出下垂控制中频率及电压下垂控制关系，在对微电网的多环反馈下垂控制系统进行了设计，控制系统包括滤波器、电压电流双环控制、功率控制器，其中着重研究了电压电流双环控制;最后在Matlab中进行模型的搭建。
　　因为低压短距离是微电网自身的特性，这导致线路中的电阻和电抗的比值较大，使线路表现为阻性;继续采用传统的下垂控制会导致系统稳定性的下降，对有功功率和无功功率不能保持稳定的输出。对于这种问题，本文研究了通过增加虚拟阻抗进行改进的方法，以此来增加系统的稳定性。同时由于该控制环节的加入会导致微电网电压的降低，为了补偿该控制导致的压降，根据电压降落的原理，设计了电压补偿环节。最后在仿真软件中搭建相应的模型进行验证，比较改进前后微电网在孤岛和并网两种模式下的运行情况。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 分布式发电发展的历史背景

1．2 微电网国内外发展现状

1．2．1 美国微电网的发展

1．2．2 欧洲微电网的发展

1．2．3 日本微电网的发展

1．2．4 国内微电网的发展

1．3 微电网的基本概念

1．3．1 微电网的定义和分类

1．3．2 微电网的运行方式

1．4 本文主要工作

2 微电网运行技术

2．1 两种控制策略的比较

2．1．1 主从控制

2．1．2 对等控制

2．2 微电源接口逆变器的控制

2．2．1 恒压恒频控制

2．2．2 恒功率控制

2．2．3 下垂控制

2．3 微电源的种类

2．3．1 太阳能电池

2．3．2 风力发电

2．3．3 微型燃气轮机

2．3．4 储能装置

2．4 本章小结

3 下垂控制器的设计

3．1 下垂控制原理

3．2 多环反馈下垂控制

3．2．1 滤波器的设计

3．2．2 电压电流双环控制器的设计

3．2．3 功率控制器的设计

3．2．4 单个分布式电源传统下垂控制的仿真

3．3 本章小结

4 微电网下垂控制策略的改进和仿真验证

4．1 小信号分析

4．2 下垂控制策略的改进

4．2．1 虚拟阻抗环的引入

4．2．2 电压补偿环节的引入

4．3 仿真验证

4．3．1 单个分布式电源

4．3．2 对等控制DG并联

4．4 本章小结

5 系统的硬件设计

5．1 引言

5．2 电路设计

5．2．1 系统原理图

5．2．2 电路器件选择和电路设计

5．3 电路流程图设计

5．4 本章小结

总结和展望

参考文献

致谢

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