基于饋線潮流優(yōu)化的微電網逆變器功率協(xié)調控制研究.pdf

1、隨著世界經濟的快速發(fā)展，對能源需求的日益增長與能源儲量的不斷減少之間的矛盾越來越嚴重，且傳統(tǒng)能源引起的環(huán)境污染問題也亟待解決。所以，基于可再生能源的分布式發(fā)電技術得到迅速發(fā)展。分布式發(fā)電提高了電網的靈活性和清潔性，保證了供電的可靠性和安全性。但類型多樣、地理位置分散的分布式電源接入到傳統(tǒng)電網中，也給傳統(tǒng)電網帶來了很多新的問題。微電網概念的提出很好的解決了這一矛盾。微電網可以聯(lián)網運行，接受大電網的監(jiān)督和管理；也可以孤島運行，形成自治的供電

2、系統(tǒng)。本文研究了微電網中分布式電源接口逆變器的下垂控制策略，在對饋線潮流進行優(yōu)化基礎上，研究了微電網逆變器功率協(xié)調控制策略，具體工作如下：
　　(1)建立了電壓型三相逆變器的數學模型，設計了電壓外環(huán)電流內環(huán)的雙環(huán)控制器。分析了線路阻抗不同時逆變器的輸出功率特性。針對低壓微電網有功功率和無功功率耦合的問題，采用虛擬功率的方法對逆變器的輸出有功功率和無功功率進行解耦；采用可變虛擬阻抗方法，改善了線路阻抗不同對于功率分配的影響。應用小信

3、號分析法，建立了多逆變器組網的微電網系統(tǒng)的狀態(tài)方程，并對系統(tǒng)中各控制參數對系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響進行了分析。針對微電網中逆變器傳輸線阻抗不同對功率分配的影響進行了仿真，并進行了實驗驗證。
　　(2)針對微電網的功率可控性進行了探索性研究。分析了單元功率控制(Unit Power Control，UPC)和饋線潮流控制(Feeder Flow Control，F(xiàn)FC)兩種控制策略的原理。針對四種不同結構的微電網，在微電網并網運行、并網到孤

4、島的切換及孤島運行三種不同運行狀態(tài)下，對微電網的功率特性和系統(tǒng)頻率特性進行了詳細推導和對比。設計了一種基于UPC和FFC控制的混合結構微電網，對微電網的三種運行狀態(tài)進行了仿真，研究了不同控制方式對微電網運行特性的影響。
　　(3)微電網中分布式電源類型多樣，使大電網與微電網交換的潮流具有不確定性。本文分析了微電網的饋線潮流特性，并給出了饋線潮流優(yōu)化方案。研究了分布式電源控制模式切換的方法，并仿真驗證了可行性。本文以控制饋線潮流恒定

5、且取得最小值為目標，提出了考慮饋線潮流優(yōu)化的微電網功率協(xié)調控制方案，在微電網的三種不同運行狀態(tài)下進行了仿真，研究了功率協(xié)調控制方案對饋線潮流、系統(tǒng)頻率和分布式電源輸出功率的影響。仿真結果證明了提出的功率協(xié)調控制方案能夠在負荷變化時維持饋線潮流恒定，脫網時系統(tǒng)頻率變化不超出限值。在孤島微電網實驗平臺上驗證了方案的有效性。功率協(xié)調控制方案使微電網可作為大電網的可控負荷，有利于大電網對微電網進行統(tǒng)一的管理和調度。
　　(4)當微電網中有

6、多個分布式電源時，受線路阻抗和本地負荷等因素的影響，往往在分布式電源之間存在無功環(huán)流，使得下垂控制中無功功率不能合理分配。無功環(huán)流過大會增加線路損耗甚至造成逆變器損壞。分析了微電網無功環(huán)流產生的原因以及對微電網的影響，提出了自適應平移無功環(huán)流抑制策略。利用該控制策略對微電網中分布式電源連線阻抗和本地負荷不同的情況下分別進行了仿真，驗證了所提出的無功環(huán)流抑制策略可有效抑制無功環(huán)流，并具有良好的穩(wěn)定性和動態(tài)調節(jié)能力。在實驗平臺上驗證了無功環(huán)