微网运行及协调控制策略研究

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1、微网运行及协调控制策略研究重庆大学硕士学位论文（专业学位）学生姓名：庄琛指导教师：郑连清教授兼职导师：陈少卿博士学位类别：工程硕士（电气工程领域）重庆大学电气工程学院二O一五年五月ResearchonOperationandCoordinationControlStrategyofMicrogridsAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheProfessionalDegreeByZhu

2、angChenSupervisedbyProf.ZhengLianqingPluralisticSupervisedbyDr.ChenShaoqingSpecialty：ME(ElectricalEngineeringField)SchoolofElectricalEngineeringofChongqingUniversity,Chongqing,ChinaMay,2015重庆大学硕士学位论文中文摘要摘要随着人类社会对电能需求的日渐增大，用户对供电可靠性和电能质量的要求也在不断提高。但传统的能源结构

3、和电力系统，在安全性，可靠性和灵活性方面还有待提高。同时，还将面对环境危机的逐步凸显，以及全球能源形势的日益严峻。近年来，人类对包含新能源的分布式发电技术进行了大量的研究和探索，取得了一定的进展。而微电网的快速发展对整合多种分布式电源起到了关键作用，既能实现对新能源的充分利用，又能够通过灵活多变的控制提高供电可靠性与电能质量，因而成为目前电力领域的研究热点。微电网是由分布式电源、储能装置、负荷等组成的小型电力系统，可工作在并网和孤岛模式下。由于其具有不同于大电网的多种特点，对于微网的运行与协调控制是其

4、关键技术之一，有效的控制策略是微网发挥自身优势的重要前提。本文对微网的产生和定义进行了简要的介绍，对其主要控制方式进行了分类。研究了微源逆变器三种主要的协调控制策略：恒功率PQ控制，电压频率V/f控制，以及下垂控制。简要介绍了并网下的恒功率PQ控制，在电压频率V/f控制方面构建电压电流双环反馈结构，并着重研究了P-ω，Q-V下垂控制，对微网内并联微源间的电压频率及功率的协调控制原理进行了阐述。介绍了正弦脉宽调制SPWM的基本原理，采用软件锁相环SPLL进行相位检测并搭建模型。根据实测电压电流构建功率计

5、算模块，根据微源容量给出下垂系数的初步计算依据，最后依据下垂曲线在Matlab/Simulink中搭建了下垂控制仿真模型。由于各分布式发电单元的线路阻抗不匹配，导致无功功率分配存在稳态误差，同时由下垂引起的孤岛微网系统存在电压与频率的偏移问题。在分析并联逆变器功率分配机理与下垂偏移的基础上，提出含频率自恢复调节的改进下垂控制策略。通过添加重新设计的虚拟阻抗环，无功功率的协调分配得到一定改善。通过添加频率自恢复控制环，频率可以自动恢复至额定值，仿真结果表明所提出控制策略的有效性。最后，针对上述未解决的无

6、功分配误差，提出了改进的负荷功率分配控制策略。重新设计了Q-V下垂控制环，增加无功误差积分修正项，解决了微源间的功率协调分配问题。同时，对微网进行并网同步控制，并建立了系统小信号模型，对改进负荷功率分配策略与并网同步控制的稳定性进行了分析。仿真结果表明无功功率分配效果良好，并网暂态过程平滑稳定。实现微网孤岛模式下，微源并联逆变器良好的协调控制效果与并网切换过程。I重庆大学硕士学位论文中文摘要关键词：孤岛微网，下垂控制，虚拟阻抗环，频率自恢复控制，改进负荷分配，并网同步控制II重庆大学硕士学位论文英文摘

7、要ABSTRACTWiththegrowingelectricitydemandofhumansociety,therequirementofpowersupplyreliabilityandpowerqualityfromconsumersalsoincreasecontinually.Butthetraditionalenergystructureandpowersystemstillneedmuchimprovementinaspectofsafety,reliabilityandflexibi

8、lity.Inthemeantime,wewouldalsofacethegradualoccurrenceofenvironmentcrisisandtheincreasingseverityofglobalenergysituation.Inrecentyears,peoplehavedonemuchresearchandexplorationindistributedgenerationtechnologyincludingnewenergywit