直流微电网协调控制策略研究

直流微电网作为一种新型的电网形式,能够有效利用直流输出型微源并能为直流性质负荷可靠供电,符合当前清洁能源和未来智能电网的发展需求,受到了人们的普遍重视与研究。在此背景下,本文对直流微电网系统的运行控制进行了较深入研究,以最优利用光伏能量,实现系统安全稳定运行为主要目标,重点对直流微电网运行协调控制策略进行了研究。首先介绍了直流微电网整体结构及系统各组成单元,重点分析了光伏电池的工程数学模型,通过仿真结果对其输出特性进行研究。在Matlab/Simulink中构建了系统整体仿真模型,为直流微网的运行协调控制研究提供了仿真验证平台。其次分析了光伏系统、储能系统以及并网系统的接口控制电路结构及运行控制模式,重点研究了各单元系统控制模式的控制原理、控制实现、适用情况以及控制作用。仿真结果表明各单元系统控制策略在系统整体运行协调控制中的可行性和有效性。然后对直流微电网系统的多模态运行协调控制策略进行了研究。根据直流母线稳压控制器的不同,将系统运行分为4种稳压状态9种工作模态。考虑主电网状态、系统能量关系以及储能电池和并网变换器自身运行限制等因素分析了每种模态下系统的运行状态并给出相应的整体协调控制策略来协调各单元系统的运行控制。仿真结果验证了控制策略能够维持直流母线电压稳定及系统能量平衡,实现系统的安全稳定运行。最后研究了直流微电网低电压穿越协调控制策略。根据系统不同运行工况的能量情况,结合LVRT控制要求提出一种光储荷协调控制结合有功无功协调控制的系统整体控制方案。在低电压期间,光储荷协调控制能够稳定直流母线电压,平衡系统功率并最优利用光伏能量;有功无功协调限流控制能够依据电压跌落程度提供动态无功功率支撑网侧电压恢复。仿真实例验证了所提控制方案有效性。