基于饋線潮流優(yōu)化的微電網(wǎng)逆變器功率協(xié)調(diào)控制研究.pdf

1、隨著世界經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，對能源需求的日益增長與能源儲量的不斷減少之間的矛盾越來越嚴(yán)重，且傳統(tǒng)能源引起的環(huán)境污染問題也亟待解決。所以，基于可再生能源的分布式發(fā)電技術(shù)得到迅速發(fā)展。分布式發(fā)電提高了電網(wǎng)的靈活性和清潔性，保證了供電的可靠性和安全性。但類型多樣、地理位置分散的分布式電源接入到傳統(tǒng)電網(wǎng)中，也給傳統(tǒng)電網(wǎng)帶來了很多新的問題。微電網(wǎng)概念的提出很好的解決了這一矛盾。微電網(wǎng)可以聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行，接受大電網(wǎng)的監(jiān)督和管理；也可以孤島運(yùn)行，形成自治的供電

2、系統(tǒng)。本文研究了微電網(wǎng)中分布式電源接口逆變器的下垂控制策略，在對饋線潮流進(jìn)行優(yōu)化基礎(chǔ)上，研究了微電網(wǎng)逆變器功率協(xié)調(diào)控制策略，具體工作如下：
　　(1)建立了電壓型三相逆變器的數(shù)學(xué)模型，設(shè)計(jì)了電壓外環(huán)電流內(nèi)環(huán)的雙環(huán)控制器。分析了線路阻抗不同時(shí)逆變器的輸出功率特性。針對低壓微電網(wǎng)有功功率和無功功率耦合的問題，采用虛擬功率的方法對逆變器的輸出有功功率和無功功率進(jìn)行解耦；采用可變虛擬阻抗方法，改善了線路阻抗不同對于功率分配的影響。應(yīng)用小信

3、號分析法，建立了多逆變器組網(wǎng)的微電網(wǎng)系統(tǒng)的狀態(tài)方程，并對系統(tǒng)中各控制參數(shù)對系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響進(jìn)行了分析。針對微電網(wǎng)中逆變器傳輸線阻抗不同對功率分配的影響進(jìn)行了仿真，并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。
　　(2)針對微電網(wǎng)的功率可控性進(jìn)行了探索性研究。分析了單元功率控制(Unit Power Control，UPC)和饋線潮流控制(Feeder Flow Control，F(xiàn)FC)兩種控制策略的原理。針對四種不同結(jié)構(gòu)的微電網(wǎng)，在微電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行、并網(wǎng)到孤

4、島的切換及孤島運(yùn)行三種不同運(yùn)行狀態(tài)下，對微電網(wǎng)的功率特性和系統(tǒng)頻率特性進(jìn)行了詳細(xì)推導(dǎo)和對比。設(shè)計(jì)了一種基于UPC和FFC控制的混合結(jié)構(gòu)微電網(wǎng)，對微電網(wǎng)的三種運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行了仿真，研究了不同控制方式對微電網(wǎng)運(yùn)行特性的影響。
　　(3)微電網(wǎng)中分布式電源類型多樣，使大電網(wǎng)與微電網(wǎng)交換的潮流具有不確定性。本文分析了微電網(wǎng)的饋線潮流特性，并給出了饋線潮流優(yōu)化方案。研究了分布式電源控制模式切換的方法，并仿真驗(yàn)證了可行性。本文以控制饋線潮流恒定

5、且取得最小值為目標(biāo)，提出了考慮饋線潮流優(yōu)化的微電網(wǎng)功率協(xié)調(diào)控制方案，在微電網(wǎng)的三種不同運(yùn)行狀態(tài)下進(jìn)行了仿真，研究了功率協(xié)調(diào)控制方案對饋線潮流、系統(tǒng)頻率和分布式電源輸出功率的影響。仿真結(jié)果證明了提出的功率協(xié)調(diào)控制方案能夠在負(fù)荷變化時(shí)維持饋線潮流恒定，脫網(wǎng)時(shí)系統(tǒng)頻率變化不超出限值。在孤島微電網(wǎng)實(shí)驗(yàn)平臺上驗(yàn)證了方案的有效性。功率協(xié)調(diào)控制方案使微電網(wǎng)可作為大電網(wǎng)的可控負(fù)荷，有利于大電網(wǎng)對微電網(wǎng)進(jìn)行統(tǒng)一的管理和調(diào)度。
　　(4)當(dāng)微電網(wǎng)中有

6、多個(gè)分布式電源時(shí)，受線路阻抗和本地負(fù)荷等因素的影響，往往在分布式電源之間存在無功環(huán)流，使得下垂控制中無功功率不能合理分配。無功環(huán)流過大會增加線路損耗甚至造成逆變器損壞。分析了微電網(wǎng)無功環(huán)流產(chǎn)生的原因以及對微電網(wǎng)的影響，提出了自適應(yīng)平移無功環(huán)流抑制策略。利用該控制策略對微電網(wǎng)中分布式電源連線阻抗和本地負(fù)荷不同的情況下分別進(jìn)行了仿真，驗(yàn)證了所提出的無功環(huán)流抑制策略可有效抑制無功環(huán)流，并具有良好的穩(wěn)定性和動態(tài)調(diào)節(jié)能力。在實(shí)驗(yàn)平臺上驗(yàn)證了無功環(huán)