交直流混合微电网中电力路由器的研究

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1、分类号：TM734密级：公开UDC：621.3编号：201431403027河北工业大学硕士学位论文交直流混合微电网中电力路由器的研究论文作者：尹浩轩学生类别：全日制专业学位类别：工程硕士领域名称：电气工程指导教师：张福民职称：副教授DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofElectricalEngineeringRESEARCHONPOWERROUTEROFHYBRIDMICROGRIDbyYinHaoxuanSupervisor:AssociateProf.Zhan

2、gfuminMay2017摘要随着各国对化石能源枯竭和环境污染问题的重视，可再生能源在世界能源市场中的地位日益显著。微电网因具有方便可再生能源发电接入电力系统和高度自治等特点，成为研究热点。由于微电网内部电气信息相对封闭、分布式电源造成微网内部参数不稳定等因素，并网运行时对电力系统产生不利影响。本文以大电网与微电网之间的电力路由器为研究对象，提高分布式电源接入电力系统的智能性和灵活性。本文首先从电力路由器的原理出发，对其结构与组成要素进行研究。建立了电力路由器的拓扑结构和数学模型，分析了电力路由器的电能变换、能量双向流动等功能，并简要介绍了电力路由器的故障处理系统。其

3、次，研究了电力路由器并网模式、隔离模式与孤岛模式的运行方式，并以下垂控制为主要控制策略。以主直流、辅交流的交直流混合微网为模型，利用分层控制，将电力路由器直流微网的控制分为三层：初层控制实现微网功率平衡；次层控制为孤岛模式下微网的电压控制，末层控制为储能单元与大电网之间的能量管理。最后对电力路由器的通信系统进行了简要介绍。阐述了系统运行时，通信系统在故障处理系统、分层控制与即插即用等功能中的作用。本文利用MATLAB/SIMULINK对电力路由器及其微网的控制方法进行验证。仿真结果验证了本文所述下垂控制的有效性，证明了电力路由器在三种模式及模式切换时的稳定性。通过改变

4、负载，验证了电力路由器的能量双向传输功能和SOC达到限值时，储能单元控制方法的合理性。仿真验证了负载脱出与重连时电力路由器初层控制的有效性；次层控制的仿真验证了微网与电网的电压同步控制方法，实现无缝切换；末层控制仿真结果表明通过改变下垂曲线和SOC控制可实现PCC点功率平衡。关键字：电力路由器，直流微电网，分层控制，固态变压器，功率平衡ABSTRACTWiththefossilenergydepletionandenvironmentalpollution,renewableenergyhasbecomeincreasinglyprominentpositionint

5、heworldenergymarket.Micro-gridhasbecomeahotspotbecauseofitsconvenienceofusingrenewableenergyandautonomy.However,theelectricalinformationofthemicro-gridisrelativelyclosed,andtheparametersofthemicro-gridarenotstable,whichwilladverselyaffectthewholepowersystem.Thepowerrouterisanintelligent

6、,flexiblepowerconverterbetweentraditionalpowergridandmicro-gridwhichisasolutionoftheproblem.Thispaperstartsfromtheprincipleofpowerrouter,itsstructureandcomponentsarestudied.Thetopologyandmathematicalmodelareestablished.Theenergybi-directionalflowandpowertransformationofpowerrouterareana

7、lyzed.Andtheprotectionsystemisbrieflyintroduced.Secondly,theoperationandcontrolmethodofgridconnectionmode,isolationmodeandislandmodearestudied.Anddroopcontrolisthemaincontrolstrategy.ThecontrolofDCmicro-gridofpowerrouterisdividedintothreelayersbyusinghierarchicalcontrolofACandD