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为有效应对日益严重的能源危机与环境压力,清洁型可再生能源发电利用的占比迅速增加,新能源发电的分布式利用技术愈来愈受到重视。交直流混合微电网能同时接纳交、直流电源和负荷、平抑光伏、风电的间歇性和波动性对大电网的负面影响,是智能电网建设的重要组成部分。
混合微网多从电力系统末端的低压配电网接入大电网,一方面易受不平衡、谐波和冲击负荷的影响,另一方面配电网的电压暂降、暂升等短时故障也会严重影响混合微网的正常运行。因此,有必要考虑当配电网非理想工况时,混合微网的故障穿越能力、安全保护能力和电能质量问题。本文提出让传统混合微网的交流母线经串联补偿环节后接入配电网,并控制该串联补偿环节与混合微网内交直流母线接口变换器协调工作,提高混合微网的供电质量与故障穿越能力。主要内容包括:
(1)介绍了交直流混合微电网与其母线接口变换器的研究现状及非理想环境下微电网运行与控制的主要研究方向。基于此,提出了在传统混合微网与配电网间插入串联补偿环节来构成一种改进拓扑的混合微网,并基于改进后的混合微网,推导了其在abc和dq0坐标系下的状态空间平均模型和小信号模型。
(2)设计了包含串联补偿环节和交直流母线接口变换器的改进型交直流混合微电网的总体运行模式,包括串联补偿装置和交直流母线接口变换器的运行切换条件和不同模式下的预设功能;设计了串联补偿装置和交直流母线接口变换器的基本控制策略。
(3)考虑串联补偿装置与交直流母线接口变换器通过外部电路的相互影响,分析了耦合问题产生的机理,阐明了两者在实现预设功能时不同控制变量之间的耦合规律,基于此设计了相应的解耦方法并嵌入到变换器的基本控制策略中,形成改进的解耦协调控制策略。
(4)利用MATLAB/Simulink仿真软件搭建了插入串联补偿环节的改进型交直流混合微电网的仿真模型,基于该模型对所设计的基本控制策略及改进的解耦协调控制策略进行对比分析,仿真运行实现了串联补偿环节与交直流母线接口变换器的各项预设功能,同时也验证了解耦协调控制策略的有效性。
(5)基于dSPACE搭建了包含串联补偿环节与交直流母线接口变换器的混合微网物理平台并进行实验研究,实验结果进一步验证了解耦协调控制策略的有效性及串联补偿环节的作用效果。
混合微网多从电力系统末端的低压配电网接入大电网,一方面易受不平衡、谐波和冲击负荷的影响,另一方面配电网的电压暂降、暂升等短时故障也会严重影响混合微网的正常运行。因此,有必要考虑当配电网非理想工况时,混合微网的故障穿越能力、安全保护能力和电能质量问题。本文提出让传统混合微网的交流母线经串联补偿环节后接入配电网,并控制该串联补偿环节与混合微网内交直流母线接口变换器协调工作,提高混合微网的供电质量与故障穿越能力。主要内容包括:
(1)介绍了交直流混合微电网与其母线接口变换器的研究现状及非理想环境下微电网运行与控制的主要研究方向。基于此,提出了在传统混合微网与配电网间插入串联补偿环节来构成一种改进拓扑的混合微网,并基于改进后的混合微网,推导了其在abc和dq0坐标系下的状态空间平均模型和小信号模型。
(2)设计了包含串联补偿环节和交直流母线接口变换器的改进型交直流混合微电网的总体运行模式,包括串联补偿装置和交直流母线接口变换器的运行切换条件和不同模式下的预设功能;设计了串联补偿装置和交直流母线接口变换器的基本控制策略。
(3)考虑串联补偿装置与交直流母线接口变换器通过外部电路的相互影响,分析了耦合问题产生的机理,阐明了两者在实现预设功能时不同控制变量之间的耦合规律,基于此设计了相应的解耦方法并嵌入到变换器的基本控制策略中,形成改进的解耦协调控制策略。
(4)利用MATLAB/Simulink仿真软件搭建了插入串联补偿环节的改进型交直流混合微电网的仿真模型,基于该模型对所设计的基本控制策略及改进的解耦协调控制策略进行对比分析,仿真运行实现了串联补偿环节与交直流母线接口变换器的各项预设功能,同时也验证了解耦协调控制策略的有效性。
(5)基于dSPACE搭建了包含串联补偿环节与交直流母线接口变换器的混合微网物理平台并进行实验研究,实验结果进一步验证了解耦协调控制策略的有效性及串联补偿环节的作用效果。