【摘 要】
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随着风电、光伏板、燃料电池等可再生能源集成电网的需求日益增长,微电网被认为是一种极具应用前景的解决方案,受到广泛的欢迎。微电网通常由常规发电机、可再生能源、储能系统和负载组成。根据耦合总线的类型,可以将微电网分为交流微电网、直流微电网和交-直流混合微电网。近年来,直流微电网以其高效、可靠、可扩展性得到了越来越多的关注。确保精确的电流分配和电压恢复是直流微电网的主要控制目标。为了实现这两个控制目标,
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随着风电、光伏板、燃料电池等可再生能源集成电网的需求日益增长,微电网被认为是一种极具应用前景的解决方案,受到广泛的欢迎。微电网通常由常规发电机、可再生能源、储能系统和负载组成。根据耦合总线的类型,可以将微电网分为交流微电网、直流微电网和交-直流混合微电网。近年来,直流微电网以其高效、可靠、可扩展性得到了越来越多的关注。确保精确的电流分配和电压恢复是直流微电网的主要控制目标。为了实现这两个控制目标,目前广泛采用分布式分层控制,主要包括一次控制和二次控制。一次控制通常采用下垂控制,会导致直流母线电压出现偏差,因此进行二次控制来改善。本课题针对孤岛直流微电网,对分布式二次控制进行设计,以实现控制目标。直流微电网分布式二次控制多以一致性算法为基础,因此本课题对分布式一致性控制进行了研究和分析。一次控制通过下垂控制以分散式方式完成分布式电源间的初步功率分配。然而,因为不同的线路阻抗分布和下垂增益,直流母线电压会偏离其标称值。为了实现电压调节,二次控制采用动态一致性算法用于通信策略,对电压和电流迭代收敛到平均值以得到电压补偿。为了在满足控制目标的基础上进一步提高通讯效率,本文对直流微电网分布式二次控制进行了进一步的研究和改进。首先,采用基于牵制控制的分布式二次控制有选择地对系统中的一个分布式电源施加直流母线电压反馈,实现电压补偿。在此基础上,采用静态事件触发控制,设置静态触发条件,只需依赖有限的非周期通信,有效降低了系统的通信成本。在静态触发条件的基础上附加辅助内部动态变量实现动态事件触发控制的设计,从而使触发机制进行动态调整,更为显著的降低了系统的通讯负担。通过基于李雅普诺夫函数的方法对所提出的分布式控制策略进行稳定性分析,得到控制参数满足稳定性的充分条件。并证明了两种事件触发控制在适当的事件触发条件下可以排除Zeno行为。最后分析了系统控制参数的选择准则。在MATLAB/Simulink环境下搭建了孤岛直流微电网测试系统,验证了几种控制方法的有效性,并对控制特性进行仿真分析。通过仿真结果对比,得出了所提出的基于动态触发的分布式控制在通信效率方面具有显著优势。
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