發(fā)布時間：2020-05-22 20:34

【摘要】：在分布式發(fā)電技術(shù)中,微電網(wǎng)中大量不同種類的分布式電源并聯(lián)運行時需要良好的控制策略,微電網(wǎng)作為自治系統(tǒng),應(yīng)該具備脫離大電網(wǎng)后的獨立運行能力,并且能夠獨立完成頻率和電壓的支撐。目前,下垂控制技術(shù)能夠以分布式的方式實現(xiàn)微網(wǎng)的對等控制,但仍然無法滿足負(fù)荷對頻率和電壓的更高要求。本文針對傳統(tǒng)下垂控制中的缺陷——頻率偏移和無功功率期望分配問題,提出了新的微網(wǎng)協(xié)調(diào)控制策略,對協(xié)調(diào)一致算法提出了改進(jìn),并將改進(jìn)的協(xié)調(diào)一致算法應(yīng)用于下垂控制中,實現(xiàn)了頻率的二次調(diào)節(jié)和功率的期望分配。首先,本文對協(xié)調(diào)一致算法和下垂控制的基本理論進(jìn)行了研究,采用了信息層和能量層的雙層結(jié)構(gòu),并且分析了孤島模式下微網(wǎng)采用傳統(tǒng)下垂控制的局限性——以犧牲頻率為代價來實現(xiàn)輸出有功功率的調(diào)節(jié)和無功功率無法實現(xiàn)期望的分配,使得微網(wǎng)出現(xiàn)頻率的偏移和無功功率的分配問題。其次,在下垂控制的有功功率—頻率調(diào)節(jié)過程中,所有節(jié)點的頻率在穩(wěn)態(tài)時將趨于一致,但是在暫態(tài)過程中不同節(jié)點的頻率是有差的,不利于頻率的二次調(diào)整。為了實現(xiàn)微網(wǎng)孤島模式的頻率二次調(diào)節(jié),本文設(shè)定一個領(lǐng)導(dǎo)節(jié)點,并對協(xié)調(diào)一致算法提出改進(jìn)——實現(xiàn)其余節(jié)點的數(shù)據(jù)與領(lǐng)導(dǎo)節(jié)點的數(shù)據(jù)趨于一致。將改進(jìn)的協(xié)調(diào)一致算法應(yīng)用于下垂P-f控制中,領(lǐng)導(dǎo)節(jié)點測出與標(biāo)準(zhǔn)頻率的差值作為頻率調(diào)整量,通過改進(jìn)的協(xié)調(diào)一致算法,使得其余節(jié)點的頻率調(diào)整量與領(lǐng)導(dǎo)節(jié)點的調(diào)整量趨于一致,并且所有節(jié)點使用相同的調(diào)整量對輸出頻率進(jìn)行補償,實現(xiàn)對節(jié)點P-f曲線的平移,使得所有節(jié)點的輸出頻率恢復(fù)并穩(wěn)定工作在標(biāo)準(zhǔn)頻率。然后,在下垂控制的無功功率—電壓調(diào)節(jié)過程中,分布式電源的等效輸出阻抗不同使得輸出電壓(局部量)不同,導(dǎo)致了輸出無功功率無法達(dá)到期望的分配。本文對協(xié)調(diào)一致算法進(jìn)一步改進(jìn),采用無向連通圖的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),算法能夠?qū)崟r計算所有節(jié)點趨于一致的狀態(tài)值——所有節(jié)點的平均值,并將改進(jìn)的算法應(yīng)用到下垂Q-U控制中,提出虛擬電壓的概念——(無功下垂系數(shù)與無功功率的乘積),每個節(jié)點計算自身虛擬電壓,并通過相鄰節(jié)點的虛擬電壓(局部信息)實時獲取統(tǒng)一的虛擬電壓平均值(全局信息),通過本地虛擬電壓對虛擬電壓平局值的跟蹤,實現(xiàn)所有節(jié)點的虛擬電壓趨于一致,通過設(shè)定不同的無功下垂系數(shù),能夠有效控制輸出無功功率達(dá)到期望的分配。最后,在MATLAB/Simulink中建立系統(tǒng)仿真模型。模擬孤島模式下,微網(wǎng)的實際運行情況。通過仿真進(jìn)行分析,結(jié)果如下:(1)通過平移所有節(jié)點的下垂控制P-f曲線能夠?qū)崿F(xiàn)頻率的恢復(fù),信息層使用改進(jìn)的協(xié)調(diào)一致控制策略能夠降低通信開銷,能量層中對輸出頻率進(jìn)行補償,實現(xiàn)系統(tǒng)頻率的二次調(diào)節(jié),保障了微網(wǎng)系統(tǒng)頻率在標(biāo)準(zhǔn)頻率下運行。(2)通過能量層節(jié)點的虛擬電壓對虛擬電壓平均值的跟蹤,結(jié)合改進(jìn)的協(xié)調(diào)一致策略和改進(jìn)的下垂控制策略,實現(xiàn)能量層節(jié)點的虛擬電壓僅需根據(jù)相鄰節(jié)點的信息(局部信息)達(dá)到一致且為虛擬電壓平均值,通過設(shè)定不同的下垂比例系數(shù),能夠保障輸出無功功率達(dá)到期望的分配,且不受到線路阻抗的影響。(3)本文通建立6臺分布式電源雙層微網(wǎng)仿真模型,在負(fù)荷投切和電源故障退出產(chǎn)生的擾動之下,實現(xiàn)功率的合理分擔(dān)和頻率的二次調(diào)節(jié),達(dá)到對等控制的效果,從而實現(xiàn)真正的“即插即用”。
【圖文】：

2 能量層和信息層的選擇與分析2 能量層和信息層的選擇與分析2.1 引言在本章中，，首先分析和研究了微電網(wǎng)的能量層的運行模式和控制策略，然據(jù)微電網(wǎng)能量層的運行特性，在此基礎(chǔ)上引入了信息層的概念，并對信息層本控制策略和結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析研究。2.2 微網(wǎng)能量層的運行模式微電網(wǎng)的基本結(jié)構(gòu)包括：分布式電源（光伏發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電和潮汐發(fā)電等）流器、負(fù)荷、儲能裝置和監(jiān)控保護(hù)裝置等，屬于一個小型的發(fā)輸配電系統(tǒng)[30]圖 2.1 所示。

的孤島模式運行的控制策略存在諸多問題，比如：頻率的偏移、分的功率分配等問題，影響微網(wǎng)孤島模式的穩(wěn)定運行。網(wǎng)能量層的控制模式電網(wǎng)的能量層中包含多種能源輸入（光伏、風(fēng)能、天然氣等）形式出（熱能、電能等）形式、多種能量轉(zhuǎn)換單元（交流/直流、直流/交等）以及多種運行狀態(tài)（孤島模式、并網(wǎng)模式、切換模式）[35]，因態(tài)特性變得復(fù)雜，微網(wǎng)的控制策略隨之更加復(fù)雜。微電網(wǎng)中包含了多種分布式電源，根據(jù)微網(wǎng)的不同狀態(tài)需求下，分差異化的控制模式，主要的控制模式分為三種：主從控制、對等控。主從控制模式從控制中，分布式電源存在主從關(guān)系，包含了一個主分布式電源和電源，如圖 2.2 所示。
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TM73

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2676570