微电网运行控制策略的研究及中央控制器的设计

摘要

微网是一种可将各种小型分布式电源组合起来为当地负荷提供电能的低压电网。它具有联网和孤岛两种运行模式，能提高负荷侧的供电可靠性。微网中的分布式电源常采用电力电子接口连接到微网，这增加了分布式电源接口控制的灵活性，减少了系统的惯性。
　　当微网的网络结构发生变化时，如何对微网中的分布式电源、储能装置、本地负荷、开关进行有效的协调控制，以保证微网在不同运行状态下都尽可能满足本地用户的要求，是微网安全稳定和可靠运行的关键。微网控制中心对分布式电源、储能装置、负荷发出控制指令，来协调整个微网的运行，保持微网内部频率、电压等各种指标的稳定。静态开关置于连接微网与主网间的公共连接点处。在发生一些主网故障或电能质量事件时，静态开关应该能自动地将微网切换到孤岛运行状态；当上述事件消失时，它也应自动实现微网与主网的重新连接。所以静态开关是微电网与大电网之间的纽带，具有至关重要的作用。
　　本文在对Agent原理及MAS理论研究的基础上，采用了一种基于Agent及MAS微电网的分层分布式控制系统方案来实现微网运行控制。讨论了如何实现多代理控制及其控制策略，特别对其中静态开关Agent的具体功能及其协调策略进行了讨论。通过对Matlab/simulink的仿真研究，微网能够在并网和孤岛的过渡过程中保持稳定运行。
　　本文介绍了微网中微源本地控制器的两种控制方式，包括恒功率控制、和恒压恒频控制。研究了分层控制结构中的微网控制中心的结构和功能，介绍了MGCC的三个功能单元--功率管理单元、同步并网单元和运行状态管理单元。针对微网控制中心的功能要求，对比了常见硬件平台的优缺点，最终微网中央控制器选择了基于ARM芯片的嵌入式硬件平台，介绍了选择的主控制器芯片及其外围电路。设计了基于ARM嵌入式系统的静态开关的样机，介绍了主电路器件的选型、采样电路设计以及驱动电路设计，还给出了保护电路设计要点。

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第一章 绪论

1.1 微电网研究的背景和意义

1.2 微电网技术概念

1.2.1 微电网的基本概念

1.2.2 微电网的优点

1.3 微电网在国内外的研究现状

1.3.1 微电网的研究现状

1.3.2 微电网中央控制器的研究现状

1.3.3 微电网静态开关的研究现状

1.4 本文研究的主要内容

第二章 微电网中的微电源

2.1 引言

2.2 分布式发电单元

2.2.1 光伏发电

2.2.2 风力发电

2.2.3 燃料电池

2.3 分布式储能单元

2.3.1 超级电容器

2.3.2 蓄电池

2.4 本章小结

第三章 微电网的运行与控制

3.1 微电源的控制方法

3.1.1 恒功率控制

3.1.2 电压/频率控制

3.1.3 微电源综合控制策略

3.2 微电网的控制策略

3.2.1 代理的基本概念

3.2.2 多代理系统

3.2.3 基于MAS的微电网运行控制

3.3 微网控制中心

3.3.1 微网控制的主要功能和模块

3.3.2 微网控制中心的主要功能模块

3.4 本章小结

第四章 静态开关的研究及仿真

4.1 静态开关的状态分类及投切条件

4.2 静态开关的控制策略

4.3 微电网状态切换仿真

4.4 本章小结

第五章 微电网中央控制器及静态开关样机的实现

第六章 全文总结与展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文