基于逆变器接口的微电网下垂控制的研究与优化

来源 :华北水利水电大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:fylnn125
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近年来相继发生的多起大面积停电事故,充分暴露了传统大规模电网的弊端。在能源危机和环境污染日益加剧的严峻形势下,世界各国开始关注基于可再生清洁能源的分布式发电技术。分布式发电是一种新兴的能源利用方式,与传统的集中式能源相比,分布式发电具有投资小、发电方式灵活、损耗低、利于环保等优点,因此已成为现代电力系统中重要的研究方向。但大量分布式电源接入对大电网产生的不利影响制约了其发展,微电网的出现很好地解决了这一问题。  微电网是未来分布式发电系统的一个重要组成部分,能够集成可再生能源并改进能源管理模式。微电网由多个分布式发电单元(DG)构成,通常带有电力电子逆变器接口。微电网将分布式电源DG、负荷、储能单元及控制装置组成一个单一可控的系统,为了提高供电质量和可靠性,既能够并联运行,也可以孤岛运行。微电网不仅能够承受工作模式的突然改变,而且也能承受母线电压和系统频率的扰动。微电网能够实现诸多优势的前提是要具有良好的运行控制能力,所以对微电网控制的研究是微电网技术的重中之重。  基于逆变器接口的微电网的下垂控制在孤岛运行时,无需借助于通信,能够实现电压和频率的自动调节,可以提高系统的可靠性,易于实现DG和负荷的“即插即用”。DG在运行方式发生变化时,不需要改变控制方法,可以实现并网和孤岛两种模式间的无缝切换。  本文以基于逆变器接口的微电网的下垂控制为研究对象,首先介绍了三相光伏逆变器的工作原理,在分析微电源输出功率传输特性的基础上对下垂控制原理进行研究,并对下垂控制器进行设计。通过Matlab/Simulink仿真平台搭建所设计的下垂控制器的仿真模型,并通过仿真实验验证其正确性。然后建立了采用下垂控制的微电网仿真模型,并对微电网的运行特性进行了仿真分析。  在此基础上,研究多个分布式电源逆变器下垂控制系数之间的关系,通过粒子群算法对下垂控制参数进行优化。在考虑功率均衡性能和微电网系统整体运行稳定性的情况下,通过粒子群优化算法并利用最小化代价函数来优化下垂控制器,将最优控制参数应用在微电网DG控制器中,最后通过Matlab/Simulation仿真验证试验结果的可行性和正确性。
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