微电网运行状态平滑切换控制策略研究

摘要

随着分布式可再生能源（尤其是分布式光伏）的快速发展，分布式光伏+储能将成为未来能源供应的重要组成部分。微电网作为分布式可再生能源的一种利用形式，其运行控制是近年来的研究热点，其中微电网孤岛和并网两种运行模式的平滑切换是研究的关键。本文对微电网运行状态平滑切换控制技术进行了研究，主要内容包括:
　　1、分析了光伏发电的原理、数学模型以及光伏逆变器的并网控制方法;研究了储能电池的原理、数学模型、充放电控制方法以及并网/孤岛模式下储能逆变器的控制策略;梳理了微电网独立运行时主要的协调控制方法。
　　2、针对大电网断开瞬间微电网出现的瞬时过电压冲击现象，本文提出了基于储能逆变器电压幅值跟随的控制方法，将微电网并网运行所采用的PQ控制方式下逆变器输出电压幅值终值作为孤岛运行V/f控制方式下电压给定的初始值，并通过PI控制器过渡到目标电压，从而消除运行模式前后电压的突变。
　　3、本文提出了大电网相位跟随的储能逆变器控制方法，使得微电网能够“记忆”大电网故障瞬间的电压相位并用于建立新的微电网电压中，使微电网电压能够在相位上延续故障瞬间的大电网电压，使孤岛运行模式下重新建立的新交流电压保持平滑过渡。
　　4、针对传统的预同步控制中采用PI控制方法同步过程缓慢的问题，本文提出了基于固定频率差的相位同步控制方法，并分析了该方法的可行性和相位同步速率，在保证微电网电能质量的前提下，最快速的实现了微电网的平滑并网。
　　5、基于上述方法，在MATLAB/Simulink中搭建了完整的主从结构的光伏储能微电网，仿真分析了在微网从并网转孤岛转并网过程中，微电网电压幅值、频率和相位的变化，对逆变器的输出电压与电流进行谐波分析，验证了本文所提平滑切换控制策略的有效性。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 电网状态快速准确识别方法

1．2．2 储能逆变器控制策略

1．2．3 储能逆变器模式平滑切换技术

1．3 本文主要研究内容

第2章 光伏储能系统控制算法

2．1 微电网整体结构

2．2 光伏发电系统

2．2．1 光伏发电原理及模型

2．2．2 最大功率跟踪控制

2．2．3 光伏逆变器并网控制及仿真

2．3 储能系统

2．3．1 储能技术种类及特点

2．3．2 蓄电池原理及模型

2．3．3 蓄电池充放电控制

2．3．4 蓄电池容量选择

2．3．5 储能逆变器并网控制

2．3．6 储能逆变器孤岛控制

2．4 本章小结

第3章 微电网平滑切换控制策略

3．1 微电网协调控制

3．1．1 主从控制

3．1．2 对等控制

3．1．3 分层控制

3．2 微电网并网转孤岛运行切换控制策略

3．2．1 储能逆变器PI硬切换

3．2．2 基于运行状态的改进储能逆变器控制策略

3．2．3 基于电网相位跟随的改进储能逆变器控制策略

3．3 微电网孤岛转并网运行控制策略

3．3．1 微电网自动准同期并网分析

3．3．2 改进微电网预同步控制

3．4 本章小结

第4章 微电网运行状态平滑切换仿真

4．1 微电网仿真模型

4．2 光伏控制仿真

4．3 储能控制仿真

4．4 微电网并网转孤岛运行仿真

4．5 微电网孤岛转并网运行仿真

4．6 本章小结

第5章 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

攻读硕士学位期间参加的科研项目

致谢