隨著節(jié)能減排戰(zhàn)略的實施和分布式電源滲透率的提高,分布式電源的接入對電網(wǎng)帶來的影響日益加深。采用微電網(wǎng)的方式對分布式電源進行整合是一種有效的解決方案。在微電網(wǎng)系統(tǒng)中,光伏、儲能等直流型微電源的比例較高,直流用電設(shè)備日益增多,且風機等非工頻的交流電源同樣需要經(jīng)過交-直-交的變換才能接入交流電網(wǎng)。因此,相對于交流微電網(wǎng),直流微電網(wǎng)更具有控制簡單、成本低、損耗低、可靠性高、易于直流單元接入等優(yōu)點,因而得到國內(nèi)外學者的廣泛關(guān)注。目前直流微電網(wǎng)的相關(guān)技術(shù)尚處起步階段,要深入研究直流微電網(wǎng)的運行與并網(wǎng)特性,有必要先對其進行建模研究。因此,本文以直流微電網(wǎng)為研究對象,著重研究其建模問題,分三個步驟展開。第一步,進行設(shè)備級的建模,即對微電網(wǎng)內(nèi)部的子單元進行建模。包括光伏和儲能。因此,本文首先搭建了光伏發(fā)電單元和儲能單元的仿真模型,并通過仿真分析了光伏的外特性及其控制方法。第二步,進行系統(tǒng)級建模,即微電網(wǎng)的整體進行建模。首先,對直流微電網(wǎng)結(jié)構(gòu)進行分析,研究其運行控制方法,選擇采用下垂控制解決系統(tǒng)內(nèi)并聯(lián)單元的功率均分問題。在盡可能利用可再生能源的基礎(chǔ)上,基于母線電壓等級劃分了 3種直流微電網(wǎng)的運行模式,系統(tǒng)能夠依據(jù)直流母線電壓等級實現(xiàn)多運行模式的切換。其次,采用對等控制時,當多個單元參與母線電壓控制情況下,直流下垂控制無法兼顧電壓穩(wěn)定和多源均流。因此,在分析了直流下垂控制原理的基礎(chǔ)上,討論了兩種下垂控制二次改進的方法:包括基于下垂平移的二次控制和基于自適應下垂控制的二次控制,分別從下垂曲線的截距和斜率兩個方面對下垂曲線進行了調(diào)整。第三步,進行外特性建模,即將直流微電網(wǎng)看成一個整體。研究直流微電網(wǎng)在并網(wǎng)運行模式下的建模問題,考慮到直流微電網(wǎng)系統(tǒng)自身具有很強的非線性特性而難以建立數(shù)學模型的問題,參考黑箱建模的思路,將直流微電網(wǎng)看作一個整體,以詳細模型為基礎(chǔ),采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)非線性建模的方法建立直流微電網(wǎng)的并網(wǎng)外特性模型,并用粒子群優(yōu)化算法對神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)進行尋優(yōu)。
【學位單位】：北京交通大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TM727
【部分圖文】：

Ｆｉｇ．邋１－１邋Ｔｙｐｉｃａｌ邋ＤＣ邋ｍｉｃｒｏｇｒｉｄ邋ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ邋ｐｒｏｐｏｓｅｄ邋ｂｙ邋ＣＰＥＳ逡逑微電網(wǎng)可以通過公共聯(lián)絡(luò)點（Ｐｏｉｎｔ邋ｏｆ邋Ｃｏｍｍｏｎ邋Ｃｏｕｐｌｉｎｇ，ＰＣＣ）與大電網(wǎng)并聯(lián)運逡逑行，將大量分布式電源整合控制，統(tǒng)一接入電網(wǎng)，減少了大規(guī)模的小功率分布式發(fā)逡逑電單元分散接入電網(wǎng)產(chǎn)生的負面影響；當微電網(wǎng)運行在并網(wǎng)模式時，若大電網(wǎng)出現(xiàn)逡逑故障，微電網(wǎng)可以切換成孤島模式獨立運行，為本地負載持續(xù)供電，減少大規(guī)模停逡逑電帶來的損失。微電網(wǎng)可以通過儲能單元實現(xiàn)系統(tǒng)中的功率穩(wěn)定，平抑功率波動，逡逑減少分布式電源由于出力的間歇性和波動性對系統(tǒng)帶來的沖擊，能夠很好的消納逡逑新能源發(fā)電，是分布式電源發(fā)電的有效解決方案。逡逑微電網(wǎng)可以從電力類型的角度分為交流微電網(wǎng)［９］、交直流混合微電網(wǎng)［ｉＧ］和直流逡逑微電網(wǎng)［１１］三大類。由于傳統(tǒng)輸配電的形式是交流電，為了匹配傳統(tǒng)交流電網(wǎng)和傳統(tǒng)逡逑交流用電設(shè)備，現(xiàn)有的微電網(wǎng)工程主要為交流微電網(wǎng)。但是，微電網(wǎng)內(nèi)的光伏、燃逡逑料電池、儲能單元等分布式電源輸出的電能形式為直流電，必須要經(jīng)過ＤＣ／ＡＣ變逡逑換才能與交流系統(tǒng)并網(wǎng)，且并網(wǎng)條件苛刻；風機、燃氣輪機、小型水電等綠色能源逡逑產(chǎn)生的是非工頻交流電，需要經(jīng)過交－直－交電能變換，且滿足頻率、電壓等級等并逡逑網(wǎng)條件后才能并入交流大電網(wǎng)，增加了裝置的成本與控制的復雜程度；而戶用的電逡逑

并能實現(xiàn)直流微電網(wǎng)多運行模式的平滑切換，實現(xiàn)基本的功率和能量分逡逑配。分層控制［１７］將不同控制目標分層進行控制，每個層面分別承擔不同時間尺度逡逑的控制任務，有利于實現(xiàn)系統(tǒng)的穩(wěn)定運行、優(yōu)化控制和能量調(diào)度管理。如圖１－２所逡逑示為分層控制的結(jié)構(gòu)。邐邐逡逑ｗ邋Ｌ曰士六生｜｜邐直流微電網(wǎng)逡逑系雕市ｊ邋｜Ｌ＾＞邐能量管理與優(yōu)化配置逡逑Ｉ－邐ｆ邐邐邐逡逑ｉ：：箭邐；逡逑Ｓ邐！邐１逡逑度ｒ逡逑ｒ邐邐逡逑直流母線電壓控制：主從控制和對等控制逡逑設(shè)備級底層控制邐ｒ＾ｖｊ邋邐邋邋邋｜逡逑控制邐＾＾１邋｜最大功率跟蹤邐｜恒功率／電流邐Ｉ逡逑｜邋｜邋（ＭＰＰＴ）控制邐｜充放電控制邐｜逡逑．邐１逡逑圖１－２直流微電網(wǎng)分層控制結(jié)構(gòu)示意圖逡逑Ｆｉｇ．邋１－２邋Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ｈｉｅｒａｒｃｈｉｃａｌ邋ｃｏｎｔｒｏｌ邋ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ邋ｏｆ邋ＤＣ邋ｍｉｃｒｏｇｒｉｄ逡逑如圖１－２所示為分層控制的結(jié)構(gòu)。包括三層：底層控制、中層控制和上層控制，逡逑其中，底層控制屬于設(shè)備級控制，中層控制和上層控制屬于系統(tǒng)級控制。逡逑（１）

要包括主從控制、平均電流控制和下垂控制等［１５］。其中下垂控制由、實現(xiàn)容易等優(yōu)點，被廣泛應用到直流微電網(wǎng)的控制中，相較主從控信支持，下垂控制無需通信即可實現(xiàn)各個單元的電流分配。也因此，更高的可靠性，且能夠?qū)崿F(xiàn)“即插即用”。但是，直流下垂控制本身偏差和多源均流精度之間的矛盾，為此，國內(nèi)外學者們提出二次控制的控制基礎(chǔ)上進行二次調(diào)控，即圖１－２中的中層控制。根據(jù)通信方式不同，直流微電網(wǎng)的二次協(xié)調(diào)控制分為以下三類：逡逑）集中通信控制逡逑控制結(jié)構(gòu)中，直流微電網(wǎng)二次調(diào)控是通過微電網(wǎng)的中心控制器實現(xiàn)的［１所示，由微網(wǎng)中心控制器中的端電壓調(diào)節(jié)器實現(xiàn)的。首先，通過位于的電壓傳感器采集直流母線電壓值，在電壓調(diào)節(jié)器中經(jīng)過閉環(huán)電壓調(diào)節(jié)信號，通過低速通信線路傳送到各個單元的接口變換器中。再進行線電壓補償和多源均流控制。但該控制方法是在中心控制器中執(zhí)行，發(fā)生故障，整個系統(tǒng)的中層控制功能將完全失效，因此可靠性較低。逡逑二次中心＿逡逑

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