直流微电网电压控制的研究

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1、西安理工大学硕士学位论文3）各个微源容易协调控制；4）直流微网的有功比较易控制，有利于微网中各新能源电源的整合，减小对主网影响；直流微网中电压是反映功率平衡的唯一指标，控制直流微电网的电压稳定，即可以控制各个微源、储能装置及负载间的功率平衡，从而维持微网的稳定运行。因此，本文将针对直流微网的电压控制进行深入研究，从而保证所研究的直流微网安全稳定运行。1.2直流微电网的国内外研究现状由于光伏、风电等可再生能源的随机性及负载的可变性，从而使得直流微网中需要增加储能单元，以此来抑制系统功率波动并在重载时给系统供电。因此，在直流微网中为了保证任何情况下发电单元、储能装置及负荷都能够维持直流母线

2、上的功率平衡和直流电压的稳定，就必须协调各微源之间的控制。本节将针对直流微网中现有的几种协调控制策略进行分析比较，进而选择出能够适用于所研究直流微网的协调控制策略。【8】图1-2为基于多代理结构（Multi-AgentSystem，MAS）的控制策略。最后依据得出的判断来决定各个元件的控制方式。但这种控制策略要求要把所有元件的控制流程写入程序，否则将不能按照要求投入到系统运行中来。除此之外，当由于某种原因使得微网中需要增加或移除某个元件时，就必须要将整个程序重新进行设计，因此对于较小规模的直流微网，该控制策略比较适合。图1-2MAS控制策略Fig.1-2MAScontrolstrate

3、gy图1-3是集中控制，该控制策略基于通信，其核心主要是在系统中增加一个中央控制器(DataCenter)，然后采集通信数据来控制变换器工作状态，从而协调各个微源输出功率【9】，该控制策略能够对敏感负载提供高质量的电能，并且易于实现功率的最优控制。但该控制策略由于依赖于微处理器和通信协调，因此，一旦微处理器或通信线路出现故障，整个直流微网必将陷入瘫痪，这就使得该控制策略适用于规模较小的电网调度。2万方数据绪论图1-3集中控制策略图1-4分散控制策略Fig.1-3CentralizedcontrolStrategyFig.1-4Decentralizedcontrolstrategy图1

4、-4是分散控制，该控制策略通过对各个微源进行单独控制来平衡微电网的功率，且无需微处理器和通信线路。由此可以得出该控制策略的优点：响应快、可靠性比较高，且将各微源模块化，从而可以实现微源即插即用。分散控制一般情况下通过下垂控制以及恒压控制实现，这两种控制各有特点，下垂控制只涉及到各个模块间的功率分配，却没涉及到各个模块间优先级的控制；恒压控制能够设计各个微源间的优先级，但由于各个微源输出端口间的等效电阻使得各个微源数量收到较大的限制，使得该控制方法适用于小规模【10】系统。【11】为了提高微网可靠性有学者提出分层控制策略，如图1-5，该策略将直流微网分为三层，第一层为变换器主控层，第二层

5、为母线电压控制，底层为功率调度控制。通过这三层控制，可以实现分布式发电单元并直流母线的协调控制，但由于该控制策略中所有微源控制器均工作在同一电压等级下，因此不能实现可再生能源优先供电的模式。图1-5分层控制策略图1-6DBS控制策略Fig.1-5HierarchicalcontrolstrategyFig.1-6DBScontrolstrategy为了实现直流微电网中可再生能源的优先利用，以及兼顾直流微网的快速响应和可靠【12-13】性，有学者在分散控制策略的基础提出了DBS控制策略，如图1-6。该控制策略将母线电压作为控制信号，通过对各微源电压阈值的合理设置来控制各微源的优先级；通过

6、设计不同的下垂率，对同一电压等级下不同微源的输出功率进行分配。该控制策略无需编译复杂程序，简单容易实现。因此，本文采用DBS控制策略来研究直流微网的能量管理，从而维持直流母线上的功率平衡和直流电压的稳定。3万方数据西安理工大学硕士学位论文1.3本文主要研究内容1）分析了当前微网主要结构，对于直流微网的优势进行了讨论，对于直流微网的国内外研究现状做了适当的介绍，对于其控制策略进行了分析。2）对本文所要研究的直流微网做了详细介绍，分析了各个微源输出特性，选择了适用于各个微源的接口变换器，并对其工作方式做了简要分析。3）对各个微源在直流微网处于孤岛模式时的工作状态做了详细分析，并绘制出了各个

7、微源输出特性曲线，由这些特性曲线对其控制策略进行了设计，对光伏单元采用MPPT控制和下垂控制；对储能单元采用下垂控制，同时为了延长蓄电池的使用寿命增加了死区工作区域；对燃料电池采取恒压控制来进行控制。4）通过在仿真软件中搭建仿真模型对DBS控制策略进行验证。首先搭建各个微源仿真模型对其进行验证，其次搭建直流微网对其进行验证，结果表明该协调控制策略能够稳定直流母线电压。5）分析了适用于本文所研究直流微网的并网换流器。首先，对其进行了选择；其次，对