【摘 要】
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直流微电网作为智能电网建设中具有巨大发展潜力的新兴子系统,有着高效率、方便可控、清洁等诸多优点,因此受到国内外学者的青睐。近年来,越来越多复杂多变的分布式发电单元正在快速加入直流微电网,直流微电网的运行和控制不断受到挑战。因此,开展对直流微电网物理架构、通信、控制技术以及功率分配等方面问题的研究,对未来建设智能电网宏伟蓝图有极大的推动作用。本文以直流微电网的运行控制策略为研究对象,通过建模分析了下
【基金项目】
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北京市自然基金项目(21JC0026)
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直流微电网作为智能电网建设中具有巨大发展潜力的新兴子系统,有着高效率、方便可控、清洁等诸多优点,因此受到国内外学者的青睐。近年来,越来越多复杂多变的分布式发电单元正在快速加入直流微电网,直流微电网的运行和控制不断受到挑战。因此,开展对直流微电网物理架构、通信、控制技术以及功率分配等方面问题的研究,对未来建设智能电网宏伟蓝图有极大的推动作用。本文以直流微电网的运行控制策略为研究对象,通过建模分析了下垂控制的工作原理,同时得出下垂控制存在电流分配精度差和母线电压偏差大的局限性。针对这两大缺点本文提出一种新颖的二次控制策略,该策略是由电压平移和下垂系数漂移协调控制的分层分布式二次控制策略,不但同时具有分级控制和分布式控制的优势,而且可以动态实现精确的电流分配和恢复直流母线电压,弥补了直流微电网下垂控制的不足,所提控制策略首先在仿真平台中得到了验证。此外,为了精确获得每个分布式发电单元的电压电流输出值,在所提二次控制策略中提出了一种等值校正因子算法应用到本地控制器,该算法应用了迭代缓冲的思想,对下垂控制中可能出现的最大电压偏差进行了限制,既确保了低带宽通信运行初期的数据准确性,还能保证所有分布式发电单元具有相等的电压校正系数。每当有新的分布式发电单元加入微电网系统,该算法的会启动重置功能,既提供了即插即用能力,还保证了系统的故障安全。为了分析所提二次控制策略在闭环下的稳定性,本文首先在并联分布式发电单元组成的微电网中进行了时域建模分析,得到了双闭环控制系统的传递函数,进而求得二次控制系统的闭环传递函数。其次,利用特征根分析法分别研究了线路阻抗,功率分配比例以及通信延迟参数对系统稳定性的影响。最后,通过多组对比仿真验证了所提二次控制策略在稳定性和动态性能方面都优胜于传统下垂控制。最后,本文搭建了并联Buck拓扑结构的实验台,首先对下垂控制和所提二次控制的可行性进行了验证,同时也验证了所提等值校正因子算法的适用性。最后完成三组对比试验,验证了所提二次控制策略的稳定性和动态性能。
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