基于非線性控制的UPFC在微電網(wǎng)中的潮流控制研究.pdf

1、目前，能源短缺和環(huán)境污染問題日益凸顯，新能源的并網(wǎng)規(guī)模不斷增加，使得微電網(wǎng)的應(yīng)用越來越廣泛。在保證電網(wǎng)供電可靠性的基礎(chǔ)上，微電網(wǎng)自身的電壓調(diào)節(jié)和功率控制等方面，相對于傳統(tǒng)大電網(wǎng)來說，更加復(fù)雜。此外，微電網(wǎng)中的線路阻抗比較大，必定會為線路潮流控制帶來強(qiáng)耦合的非線性問題，并且目前也較少分析微電網(wǎng)的潮流控制特性。因此，為了保證微電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)高效運(yùn)行，完善其能量管理系統(tǒng)，提出利用統(tǒng)一潮流控制器(UPFC)對并網(wǎng)運(yùn)行的微電網(wǎng)在公共耦合點(diǎn)(PCC)進(jìn)

2、行潮流控制。同時，考慮到系統(tǒng)非線性以及外界干擾對控制性能的影響，必須提出合適的非線性潮流控制策略，設(shè)計(jì)具有魯棒性能的潮流控制器。
　　首先，在簡要介紹微電網(wǎng)的基本結(jié)構(gòu)和潮流控制方式，詳述光伏、燃料電池兩種微電源和超級電容器一種儲能裝置的建模原理以及 UPFC的基本結(jié)構(gòu)、工作原理和方式的基礎(chǔ)上，建立了包含多種微電源、儲能裝置和 UPFC的并網(wǎng)微電網(wǎng)模型；考慮到實(shí)際運(yùn)行中線路阻抗比大和節(jié)點(diǎn)電壓變化的影響，采用理論計(jì)算和仿真分析對比的方

3、式，獲得了UPFC在微電網(wǎng)中的潮流控制特性；并完成含UPFC的潮流控制計(jì)算，驗(yàn)證了該仿真建模的正確性，為潮流控制器設(shè)計(jì)和算例分析奠定了基礎(chǔ)。
　　其次，考慮到 UPFC自身的非線性，建立了其非線性數(shù)學(xué)模型并給定了四個控制目標(biāo)。針對微電網(wǎng)線路阻抗比較大引起的強(qiáng)耦合非線性問題，本文對 UPFC串聯(lián)側(cè)變流器提出了一種反步滑模的控制策略，對并聯(lián)側(cè)變流器采用了基于無功功率控制模式的解耦控制策略，設(shè)計(jì)了非線性潮流控制器，并有效地驗(yàn)證了該控制器

4、的線路潮流控制效果和控制特性，確定了功率調(diào)節(jié)范圍，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的功率平衡分布。
　　最后，在實(shí)際的工程應(yīng)用中，為避免設(shè)計(jì)反步滑?？刂破鬟^程中帶來的信號延遲和噪聲干擾等不利因素，本文提出了一種在 UPFC串聯(lián)側(cè)設(shè)置附加串聯(lián)阻抗的解決方法，并確定了附加阻抗的選擇原則。針對設(shè)置附加阻抗的并網(wǎng)微電網(wǎng)系統(tǒng)，設(shè)計(jì)了 UPFC的非線性潮流控制器，實(shí)現(xiàn)了線路潮流的靈活控制和全局調(diào)控；并與交叉解耦控制器的潮流控制效果進(jìn)行對比，驗(yàn)證了該非線性控制器良好