微電網穩(wěn)定運行分析與控制.pdf

1、由于分布式電源(Distributed Generation，DG)具有:發(fā)電方式靈活、清潔環(huán)保、投資小、供電可靠性高等優(yōu)點，DG受到越來多的關注。DG接入電網以后，電網除了承擔原來的電能分配任務以外，還具有發(fā)電、輸電和儲能等功能，增加了電力系統規(guī)劃、系統負荷預測、繼電保護設備的設計以及電能質量管理等問題的難度。微電網的出現，很好地解決了以上問題。微電網是由負荷和DG共同構成的小型系統。相對于主電網而言，微電網可以表現為一個可控單元，滿

2、足微電網內的用戶對供電可靠性及供電質量的特殊要求。
　　本文以微電網中基于可再生能源的DG的并網容量最大化作為規(guī)劃模型的目標函數，確定微電網中各個DG的裝機容量。在分析了DG并網對微電網造成的影響以及相關標準的基礎上，形成了規(guī)劃模型的電壓約束、潮流約束以及DG的出力約束。最終建立了微電網的規(guī)劃模型，并采用遺傳算法和牛頓-拉夫遜法求解模型。以國際能源基金會項目中的微電網作為算例證明了該研究模型的可行性與正確性。
　　為充分利用

3、DG設備，微電網內的DG多運行于最大功率點。受氣候、溫度、自然環(huán)境等因素的影響， DG的出力均存在一定的波動。在合理規(guī)劃微電網內DG的基礎上，需要在微電網內加裝控制設備，提高微電網的可控性和穩(wěn)定性。因此，本文開發(fā)了基于儲能裝置的微電網穩(wěn)定控制器，保證微電網在并網、孤島兩種模式下的穩(wěn)定運行以及在兩種運行模式間的靈活切換。DG并網運行的控制算法經過長期的發(fā)展和改進后，在實際工程中的應用已經相對成熟。在微電網內加裝微電網穩(wěn)定控制器后，DG無需

4、改變原來針對并網運行的控制系統，在微電網孤島情況下仍可繼續(xù)穩(wěn)定運行。
　　本文分析計算了微電網穩(wěn)定控制器主電路中直流電壓和電容的取值、開關器件的選擇、濾波器的設計，并介紹了微電網穩(wěn)定控制器二次系統。針對微電網穩(wěn)定控制器的運行方式，研究了其運行特性和控制目標并建立了對應的數學模型。微電網穩(wěn)定控制器必須具有較強的抗干擾及電壓控制能力、在電網出現擾動后有較快地動態(tài)響應速度。由于三相PWM換流器模型是一個典型的非線性多輸入多輸出系統，模型

5、中含有狀態(tài)變量和控制變量的乘積，并且狀態(tài)變量間存在耦合，常規(guī)控制策略難以滿足輸出零穩(wěn)態(tài)誤差、快速動態(tài)響應、輸入電流畸變小等要求。此外，由于小信號的假設，常規(guī)線性和非線性控制策略，無法適用于大信號工作條件。當出現大的瞬態(tài)變化時，換流器的行為無法充分地反映出來。
　　作為一種在設計選擇中具有高度靈活性的控制方法，滑模控制SMC(Sliding-mode control，SMC)比其他非線性控制方法更易于實現?；？刂频闹饕獌?yōu)點是可以保

6、證系統在參數不確定、存在外界干擾情況下的穩(wěn)定性和魯棒性。因此，本文為微電網穩(wěn)定控制器提出了基于自適應全局滑?？刂频目刂葡到y，保證微電網在并網、孤島以及切換運行過程中的穩(wěn)態(tài)及動態(tài)特性。系統采用PWM控制方法，解決了滑模控制開關頻率不固定的問題。
　　孤島模式下運行的微電網是一個弱系統，短路容量較小，容易受諧波、不平衡等電能質量問題的影響。此外，對于多控制系統，很難通過到達條件確定各個變結構控制。因此，本文在積分滑模面的基礎上加入了諧

7、振項，同時利用了滑?？刂频目焖夙憫?、強魯棒性以及PR(proportion resonant，PR)控制能夠抑制諧波的優(yōu)點，從而減小了由參數不準確和諧波引起的控制誤差。并且，采用指數趨近律簡化了設計過程，提高了控制系統在實際工程中推廣的可行性。
　　仿真和實驗結果證明了微電網穩(wěn)定控制器控制系統的有效性和正確性以及微電網穩(wěn)定控制器在實際應用中的可行性。微電網穩(wěn)定控制器可抑制DG的出力波動、保證微電網與主電網交換功率可控;為孤島運行