可再生能源微电网的建模与控制

【摘要】微电网是指由分布式电源、储能装置、负荷、监控单元和保护装置等组成的可实现自我控制、保护和管理的小型自治发配电系统。微电网具有较高的灵活性,可充分发挥高渗透率状态下可再生能源等分布式电源的价值和效益,降低对大电网的影响,是未来电力系统发展的方向。通过几种主要分布式电源及其并网变换器的整体建模,构建含多种分布式电源及储能装置的低压微电网系统模型,分析研究了并网控制与孤岛主从控制策略及运行特性。综合分析了微电网的研究背景和国内外研究现状、运行控制模式及关键研究问题,建立了定桨距永磁直驱风力发电系统定叶尖速比控制的原动机仿真模型；研究分析了几种常见的蓄电池等效电路模型,构建通用电路等效模型的PSCAD仿真模块；建立了光伏电池阵列的标准物理模型,PSCAD仿真结果表明,模型能够很好的反映太阳能光伏电池的输出特性。由并网变换器数学模型导出电流内环控制器的结构框图,结合功率外环,实现并网系统的恒功率控制。根据交流母线处频率和电压的测量值及相关的下垂特性,提出一种基于下垂特性的V/f控制策略,确定分布式电源的有功功率和无功功率输出,为电流环提供参考信号,实现并网逆变器的恒压恒频控制。研究了蓄电池储能单元的控制与太阳能光伏发电系统的MPPT控制,对双向DC/DC变换器Boost工作模式进行建模分析,通过改变占空比实现蓄电池的充放电控制；结合变论域模糊控制算法的插值机理与光伏最大功率跟踪理论,提出一种基于多峰值特性曲线的全局MPPT变论域模糊控制算法。仿真结果表明,算法能快速反映外界环境变化,准确搜索全局最优点,动态运行特性好、稳态精度较高。将文中微电源接入欧盟低压微电网配网系统,形成一个含多种分布式电源与储能装置的微电网系统,构建以蓄电池为主电源,其他分布式电源为从电源的微电网主从控制的仿真模型。对微电网系统在外界环境发生变化时分布式电源接入点及并网稳态运行时的运行特性、微电网在孤岛和并网两个运行模式之间的转换以及孤岛模式下的暂态运行等方式下的电压、频率变化等特征进行模拟仿真,仿真结果表明,所提恒功率控制和恒压恒频控制能够实现微电源功率解耦,维持系统功率输出稳定；以蓄电池为主电源的主从控制策略能有效维持系统功率平衡,微电网运行模式切换时的系统电压和频率也可迅速恢复到稳态设定值,较好地满足了微电网运行要求,验证了控制策略的正确性和有效性。
【作者】贺继胜；
【导师】杨俊华；
【作者基本信息】广东工业大学，电气工程，2014，硕士
【关键词】微电网；分布式电源；PQ控制；V/f控制；变论域模糊控制；主从控制；

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