风力发电系统并入交流微网的控制研究

摘要

随着用电负荷的不断增长、能源与环境问题的日益凸显，分布式发电技术不断发展。虽然分布式发电系统的大规模应用对电网运行、控制和电力市场等带来新的机遇和挑战，但其本身仍然存在很多问题，最重要的一点在于:分布式电源相对电网来说是一个不可控的电源，会对电网的稳定运行造成一定的负面影响。因此，分布式发电机组的大规模并网会存在不少困难。为了解决大电网与分布式电源之间的矛盾，更好地促进分布式发电机组大规模的整合与应用，微电网的概念被提了出来。微电网作为分布式发电的有效承载方式，充分汲取分布式发电的优点，与大电网互为支撑，可以使用户侧得到不间断的供电。而微电网并网和孤岛运行模式之间的无缝切换作为保证微电网内敏感负荷正常运行的前提，成为微电网研究中的重要内容之一。
　　本文在分析多逆变器并联系统中传统下垂控制法及逆变器输出阻抗对系统性能的影响基础上，通过引入虚拟负阻抗，提出一种适合微电网多逆变器并联的电压电流双环下垂控制策略;然后分析了下垂控制微电网逆变器在孤岛和并网两种模式下的运行特性，并且提出了一种并网预同步控制策略，实现了微电网逆变器由孤岛到并网模式的平滑切换;最后，论文在Matlab/Simulink平台搭建了仿真模型，验证了上述控制方法的有效性。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题背景及研究目的和意义

1．2 国内外研究现况

1．2．1 北美的微电网研究

1．2．2 欧盟的微网研究

1．2．3 亚洲的微网研究

1．2．4 我国的微网研究

1．3 风力发电技术的研究现状

1．3．1 国内外风力发电发展状况

1．3．2 风电并网对大电网的影响

1．4 论文的主要研究内容

第2章 微电网和风力发电系统的基本原理

2．1 微电网的定义

2．2 微电网的结构

2．3 微电网的特点

2．4 微电网系统的控制策略

2．4．1 微电网接口逆变器的控制策略

2．5 风力发电系统的基本结构和运行原理

2．5．1 双馈风机的基本结构

2．5．2 双馈风机的基本工作原理

2．5．3 风速的基本模型

2．5．4 风力机的数学模型

2．6 转子侧变流器控制

2．6．1 双馈电机在dq旋转坐标系下的模型

2．6．2 定子磁链定向矢量控制

2．6 本章小结

第3章 微电网接口逆变器的改进控制策略

3．1 引言

3．2 三相逆变器的结构和数学模型

3．2．1 逆变器在abc三相静止坐标系下的模型

3．2．2 逆变器在α β两相静止坐标系下的数学模型

3．2．3 逆变器在d q两相旋转坐标系下的数学模型

3．3 基于下垂控制的电压电流双闭环控制

3．3．1 电压电流双闭环解耦控制

3．4 基于下垂控制的虚拟负阻抗控制策略

3．4．1 传统下垂控制原理

3．4．2 虚拟阻抗原理

3．4．3 虚拟负阻抗原理

3．5 仿真案例

3．5．1 传统方法的仿真结果

3．5．2 虚拟负阻抗方法的仿真结果

3．6 本章小结

第4章 微电网双模式无缝切换的控制策略

4．1 引言

4．2 微电网系统级的控制模式

4．2．1 主从控制

4．2．2 对等控制

4．2．3 基于多代理技术的控制

4．3 微电网的运行方式

4．3．1 孤岛切换到并网

4．3．2 并网切换到孤网

4．4 仿真案例

4．4．1 孤岛切换到并网

4．4．2 并网切换到孤岛

4．5 本章小结

第5章 风力发电系统并入交流微电网的仿真应用

5．1 引言

5．2 仿真流程

5．3 本章小结

第6章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

致谢