本文關(guān)鍵詞：交直流混合微電網(wǎng)拓?fù)渑c控制策略研究　出處：《華北電力大學(xué)(北京)》2017年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：交直流混合微電網(wǎng)是未來智能電網(wǎng)的重要組成部分,與單一的交流微電網(wǎng)和直流微電網(wǎng)相比具有以下優(yōu)點(diǎn):1)交直流微電網(wǎng)之間互相提供功率支撐,改善了系統(tǒng)供電可靠性;2)減少電力電子變換環(huán)節(jié),降低了建設(shè)成本和運(yùn)行損耗;3)擴(kuò)大負(fù)荷切除靈活性和選擇性,提高了重要負(fù)荷的供電可靠性。因此,推動(dòng)交直流混合微電網(wǎng)的研究與應(yīng)用是高滲透率新能源接入電網(wǎng)的有效途徑。本文緊緊圍繞交直流混合微電網(wǎng)的拓?fù)湓O(shè)計(jì)和運(yùn)行控制等相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行深入細(xì)致的研究,具體工作如下:首先,針對目前混合微電網(wǎng)拓?fù)湓O(shè)計(jì)方面的不足,本文從交直流混合微電網(wǎng)拓?fù)湓O(shè)計(jì)的需求出發(fā),找到微電網(wǎng)拓?fù)湓O(shè)計(jì)的影響因素:微電網(wǎng)規(guī)模、可再生能源特性與滲透率、負(fù)荷分布與類型、供電可靠性、網(wǎng)間互聯(lián)必要性,在此基礎(chǔ)上提出了分區(qū)原則、分層原則、供電質(zhì)量保證原則以及網(wǎng)間互聯(lián)的設(shè)計(jì)原則。依據(jù)所提出的拓?fù)湓O(shè)計(jì)基本原則,設(shè)計(jì)了三類新型交直流混合微電網(wǎng)拓?fù)?一對多型、多對一型、多對多型。以某高校為例進(jìn)行了交直流混合微電網(wǎng)拓?fù)湓O(shè)計(jì)案例分析,對所提出的設(shè)計(jì)原則的適用性進(jìn)行了驗(yàn)證。從拓?fù)淇煽啃苑矫鎸λO(shè)計(jì)的新型拓?fù)溥M(jìn)行了對比分析,并從影響混合微電網(wǎng)拓?fù)淇煽啃猿霭l(fā),研究了線路、換流器、交直流斷路器等對系統(tǒng)可靠性影響的程度。其次,針對交直流不同類型微電網(wǎng)之間功率交換難的問題,本文提出了混合微電網(wǎng)網(wǎng)間互聯(lián)變流器功率控制策略。定義了交直流混合微電網(wǎng)四種典型運(yùn)行方式,即聯(lián)合并網(wǎng)、交并直離、聯(lián)合離網(wǎng)、分別離網(wǎng),并對每種運(yùn)行方式下的功率平衡關(guān)系進(jìn)行了研究。對應(yīng)用于交直流微電網(wǎng)的下垂控制進(jìn)行了改進(jìn),使之更好適用于低壓微電網(wǎng)場合。根據(jù)交直流混合微電網(wǎng)兩側(cè)的下垂特性,提出了應(yīng)用于混合微電網(wǎng)之間互聯(lián)變流器的功率控制策略,仿真分析和物理實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,本文提出的功率控制策略能夠?qū)崿F(xiàn)混合微電網(wǎng)之間的有功功率平衡并維持交直流兩側(cè)電壓穩(wěn)定。再次,針對混合微電網(wǎng)運(yùn)行方式多樣、切換控制復(fù)雜的問題,本文詳細(xì)分析了不同運(yùn)行方式之間的切換關(guān)系,定義了相鄰運(yùn)行方式和相對運(yùn)行方式兩個(gè)基本概念。針對物理開關(guān)切換、平衡節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)移和控制策略切換三者之間的時(shí)序配合問題,提出了并網(wǎng)轉(zhuǎn)離網(wǎng)時(shí)軟件切換優(yōu)先,離網(wǎng)轉(zhuǎn)并網(wǎng)時(shí)硬件切換優(yōu)先的切換原則,并在此基礎(chǔ)上提出了一種平衡節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)移時(shí)序方法。引入并離網(wǎng)切換時(shí)電壓電流參考值補(bǔ)償算法,解決了PQ控制和V/f控制,恒壓控制和電壓-功率控制之間切換時(shí),控制器中PI調(diào)節(jié)器的輸出量突變問題。在PSCAD/EMTDC仿真平臺(tái)上對所提出的切換原則和平衡節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)移時(shí)序方法進(jìn)行了仿真驗(yàn)證,結(jié)果表明能夠?qū)崿F(xiàn)四種運(yùn)行方式之間之間的平滑切換。最后,針對目前對混合微電網(wǎng)中故障傳遞機(jī)理與保護(hù)方案研究不充分的現(xiàn)狀,本文深入分析了故障在混合微電網(wǎng)中傳遞機(jī)理,提出了交直流混合微電網(wǎng)協(xié)同保護(hù)改進(jìn)方案。重點(diǎn)對混合微電網(wǎng)交流側(cè)故障對直流側(cè)電壓影響的機(jī)理進(jìn)行了研究,理論分析了電壓工頻和二倍頻分量在混合微電網(wǎng)中的傳遞機(jī)理,在此基礎(chǔ)上,研究了不同控制策略下,工頻分量和二倍頻分量對直流側(cè)分布式發(fā)電控制系統(tǒng)造成的影響。根據(jù)以上分析結(jié)果,對混合微電網(wǎng)交直流兩側(cè)的繼電保護(hù)方案提出改進(jìn)建議,即在為直流線路配置保護(hù)時(shí),盡量采用基于電壓和電流幅值類型的保護(hù);在直流微電網(wǎng)中配置基于du/dt或di/dt等變化率類型的保護(hù)時(shí),整定條件需要引入工頻諧波含量,作為直流保護(hù)延時(shí)動(dòng)作判據(jù);在為DG配置保護(hù)時(shí),盡量選用基于du/dt或di/dt等變化率類型的保護(hù),或直接為DG配置直流諧波保護(hù)(50Hz或100Hz保護(hù))。仿真分析結(jié)果驗(yàn)證了本文故障機(jī)理分析和保護(hù)改進(jìn)方案的正確性和有效性。
【學(xué)位授予單位】：華北電力大學(xué)(北京)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TM727

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本文編號(hào)：1312626