本文關鍵詞：孤島微網頻率電壓控制　出處：《天津工業(yè)大學》2017年碩士論文　論文類型：學位論文

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【摘要】：微網(MG)是可以與大電網并聯(lián)運行或獨立運行的供能系統(tǒng)。既可以改善電能質量,增加負荷側供電可靠性,又可以促進可再生分布式電源的消納。當大電網發(fā)生故障,微網與大電網斷開獨立運行,此時保持其電壓和頻率穩(wěn)定是其核心的研究問題。本文提出了一種頻率和電壓控制策略,以解決獨立微網的電力供需平衡問題,最大程度的滿足負荷需求。當供需平衡差較大時,進一步提出了一種按負荷優(yōu)先級的切負荷控制策略。微型燃氣輪機采用下垂控制作為電壓源穩(wěn)定獨立微網的頻率和電壓,光伏與蓄電池組合支路采用PQ控制,并根據微網頻率電壓的降落情況提供需求的有功和無功功率。仿真結果驗證了該控制策略的正確性和有效性。已實施的控制策略,最佳地調節(jié)孤島微網中的電壓和頻率。特別地,通過將下垂控制和PQ控制器一起用于控制不同的微源,以便調節(jié)頻率和電壓以保證系統(tǒng)的頻率和電壓穩(wěn)定性。持續(xù)儲能系統(tǒng)的方式允許干預經濟調度以滿足發(fā)電和負載需求不平衡的情況下的負載需求。并且儲能系統(tǒng)也將參與控制蓄電池的充放電,同時增加儲能系統(tǒng)的使用壽命,以避免電壓和頻率深度下降。因此,儲能系統(tǒng)對微電網有一定的影響,如性能提高等。此外,儲能系統(tǒng)還可以提高電力系統(tǒng)的可靠性。采用下垂控制,無需使用系統(tǒng)的不同點之間的遠程通信就可以確保孤島式微網的穩(wěn)定性。因此,這允許對遠程連接未出現(xiàn)或暫時停止的擴展系統(tǒng)進行完整的管理�，F(xiàn)代電網運營商有義務應對不同的挑戰(zhàn),如負荷需求和增長以及客戶地域分布的變化。另一方面,關于新的環(huán)境政策和通常的市場經濟增長也是非常重要的。通常,微電網由明確定義的電氣邊界內的互連負載和分布式能源組成,其作為相對于電網的單個可控體。微電網可以同大電網連接和斷開,以使其能夠以并網或孤島模式運行,以便為電網干擾提供高可靠性,穩(wěn)定性和彈性的定制級別的電能質量。在任何交流電源系統(tǒng)中,通過系統(tǒng)調節(jié)電壓的幅度和頻率至關重要。此外,眾所周知,在互連的交流系統(tǒng)中,通過遵守一些頻率變化和電壓標準,在北美的穩(wěn)態(tài)頻率必須相同為60Hz,在一些國家穩(wěn)定頻率為50Hz。如果局部頻率下降,例如,整個系統(tǒng)中的電流將通過產生電磁轉矩來自動重新分配,其最初嘗試維持發(fā)電機之間的同步系統(tǒng)。然而,如果發(fā)生器中的角位移在隨后的瞬變中變得過大,則可能會發(fā)生同步損失,導致其他發(fā)電機跳閘,額外的瞬變,最壞的情況是級聯(lián)停電和掉電現(xiàn)象。這是通過確保足夠的旋轉和非旋轉儲備并且能夠通過系統(tǒng)內的發(fā)電機的調度來控制頻率和電壓來實現(xiàn)的。頻率和電壓調節(jié)通過設計微源(也稱為分布式能量資源或由DERS縮寫)實現(xiàn),以提供類似于常規(guī)渦輪的速度-功率(下降)特性。此外,電壓調節(jié)策略通過依賴于傳統(tǒng)渦輪和水力發(fā)電機中使用的自動電壓調節(jié)器的電壓-無功功率特性的輸出進行圖形化。通過確保標準范圍內的頻率和電壓穩(wěn)定性,結構和參數(shù)的不確定性遠不是一件微不足道的任務。注意到這些差異,在傳統(tǒng)電網之后應用控制策略是至關重要的,在最壞的情況下是不合適的。這種先進的集成分布系統(tǒng)解決了在偏遠地區(qū)具有電力供應和交付限制的問題,以及保護關鍵負荷和經濟敏感開發(fā)而需要應用的需求。基于不同的定義,微電網應由不同的分布式電源組成,即PV,微型渦輪機,風力發(fā)電機,蓄電池,超級電容器,燃料電池等。微電源如風力發(fā)電和光伏電池,其輸出功率受天氣和功率的影響,有明顯的間歇性。微源產生恒定有功功率或執(zhí)行最大功率點跟蹤。因此,它通常使用PQ控制器,但是控制不僅有PQ控制,而且也有下垂控制。下垂控制可以保證微電網電壓和頻率穩(wěn)定性。微型燃氣輪機,燃料電池,蓄電池等易于控制的微電源,可向居民區(qū),向學術界或工廠提供好質量的電能。工業(yè)園區(qū)可以作為微電網進行管理,例如降低能源依賴,作為低碳商業(yè)園區(qū)運作,提高經濟競爭力�？刂莆㈦娋W成為確保微電網可靠運行的關鍵問題。為了提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性,對調節(jié),控制系統(tǒng)和電源管理問題進行了多方面的研究。每個交流和直流微電網具有不同的層次控制,但可參考國際自動化學會的分級控制標準將其概括為三個層次(1)主要控制是基于下垂方法,包括輸出阻抗虛擬環(huán)路;(2)輔助控制允許恢復由主控制產生的偏差;(3)三級控制管理微電網與外部配電系統(tǒng)之間的電力流量。PQ控制器和下垂控制應能夠運行在并網模式和孤島模式下并且正確控制和管理電力[2]。微電網在孤島模式下的運行將導致更多的挑戰(zhàn),特別是當發(fā)生和消耗的不平衡發(fā)生時。將能量存儲系統(tǒng)集成到PQ控制器和下垂控制中將提高控制器的性能;同時,直流鏈路電容器支持電壓調節(jié),如能量管理,對電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性有很大的影響,這將導致充電和放電約束對過充電和深充電的協(xié)調,并增加一些存儲設備(如電池)的使用壽命等等,有時上述存儲設備可以用作備用系統(tǒng),在主要微光源根據微電網的結構不能達到負載需求的情況下。此外,一些微源,如光伏,沼氣和其他小可再生能源和可控負荷將對未來電力和環(huán)境可持續(xù)發(fā)展產生重大的積極影響。微電網使用不污染大氣的能源,他們將大大減少二氧化碳排放,從而有助于大多數(shù)發(fā)達國實現(xiàn)其溫室氣體減排的目的。通常在電力系統(tǒng)中穩(wěn)定性和控制頻率和電壓是非常重要的,無處不在,同時由于負載和微電網的變化,孤島模式的微電網頻率和電壓非常脆弱,主要的挑戰(zhàn)是:電壓振蕩,頻率振蕩和電能質量問題。在孤島模式下微電網的頻率和電壓是非常重要的,無論是不是由電網頻率和電壓控制,同時根據有功功率和無功功率雖然下降水平的頻率和電壓會引起即停電,停電,諧波失真,電壓閃變的一些技術問題、電壓不平衡、短路電流水平和使用在并網電流控制技術不能保證孤島模式的可持續(xù)經營。因此,一些具有交流輸出的微電源可能有不同的頻率,因此,主總線需要使用一些設備,以整合到一個交流微電網尊重一些標準。下垂控制的實現(xiàn),P的ω和下垂系數(shù)是用來模擬一個交流電機的慣性。大多數(shù)分布式發(fā)電單元不能產生無功功率,因此,它們不能支持在動態(tài)狀態(tài)下的電壓穩(wěn)定性,因此,可以設計適當?shù)碾妷汉皖l率控制器,以維持微電網的電壓和頻率穩(wěn)定。
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【學位授予單位】：天津工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TM76

【參考文獻】

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1 王成山;高菲;李鵬;黃碧斌;丁承第;于浩;;低壓微網控制策略研究[J];中國電機工程學報;2012年25期

2 任先文;牟曉春;畢大強;楊巍巍;;功率源型分布式電源同步并網控制器的設計[J];電力科學與技術學報;2010年04期

3 牟曉春;畢大強;任先文;;低壓微網綜合控制策略設計[J];電力系統(tǒng)自動化;2010年19期

4 王成山;肖朝霞;王守相;;微網中分布式電源逆變器的多環(huán)反饋控制策略[J];電工技術學報;2009年02期

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本文編號：1391645