子网双边惯量约束下混合微电网的功率协调控制

来源 :合肥工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:danxiaoni
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虚拟同步发电机(Virtual Synchronous Generator,VSG)以及虚拟直流电机技术在微电网中广泛的应用,使交直流混合微电网(Hybrid Microgrid,HMG)中子网惯量得到了有效的提升。然而,当惯量特性不同的交直流子网经互联变流器(Interlinking Converter,ILC)互联运行时,子网的动态特性会通过ILC相互耦合,造成ILC传输功率的振荡、超调,使得系统的频率变化率(Rate of Change of Frequency,Ro Co F)及电压变化率(Rate of Change of Voltage,Ro Co V)增加、越界,影响HMG的动态性能。为分析子网惯量对双下垂控制下的ILC动态功率分配的影响,本文建立了考虑功率环、电流环、双下垂控制环和采样延迟环节的ILC状态方程,考虑惯量特征的交直流子网状态方程,获得了含子网双边惯量的HMG的状态方程。通过分析不同交直流子网的惯量下HMG状态方程的特征值分布情况,揭示了子网惯量对HMG动态性能的影响规律,并在Star Sim半实物仿真平台搭建HMG模型证明了上述分析的正确性。然后,为改善子网惯量对ILC动态功率分配的不利影响,提出了一种含Ro Co F和Ro Co V的ILC动态功率控制策略,分析了引入动态控制后HMG的惯量争夺和惯量互济场景特征,说明了通过调整动态功率控制的虚拟惯性系数,可等效改变交直流子网的惯量,进而改善HMG动态性能。并以系统的动态性能、系统稳定性以及功率传输极限对动态功率控制器的虚拟惯量系数进行了约束,实验结果验证了所提控制策略的有效性和参数选取的正确性。最后,对惯量争夺场景下两侧子网变化率和偏差值均接近限制,抗负荷扰动能力弱的问题,提出了考虑储能与ILC的协调控制策略。利用交直流子网储能的剩余功率改善HMG电压、频率的变化率以及稳态偏差情况。根据交直流子网电压、频率的变化率、偏差值以及储能的荷电状态(State of Charge,SOC),将储能与ILC的协同工作模式归纳为储能共享、就地消纳以及无储能补偿三种模式。确定了每种模式的判定方法,建立了多模式下储能和ILC的协同控制策略。考虑了模式切换中功率波动及模式振荡问题,设计了储能和ILC的模式平滑切换策略。实验验证了所提出的多模式功率协同控制策略和平滑切换策略的有效性。
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