基于直流母线电压信号的直流微电网协调控制研究

随着生活环境的不断恶化和石化资源的日益枯竭，利用可再生能源的分布式发电技术得到广泛的应用。但大量的分布式电源直接并网会对电网的安全稳定运行造成不利影响，而微电网概念的提出有效的解决了分布式电源的大规模接入问题。直流微电网由于可控性强、效率高、损耗低等优势逐渐成为研究的热点，但由于微电网容量一般较小，抗扰动能力差，微电网运行方式改变时，容易引起直流母线电压的剧烈波动和电能质量的降低。因此，为了提高直流微电网运行的稳定性，对基于超级电容器的混合储能和基于直流母线电压信号的直流微电网协调控制策略进行了研究。 首先介绍了直流微电网的结构和拓扑，对微电网中风力发电单元、光伏电池及微型燃气轮机等分布式电源的工作原理和数学模型进行了研究，并重点对并网变流器进行了建模分析，研究了并网变流器的拓扑结构及解耦控制，为直流微电网协调控制策略研究打好基础。 其次，根据蓄电池和超级电容器的工作原理分别建立了其数学模型，深入研究了混合储能系统的三种并联结构，并构建了混合储能系统的拓扑结构，对蓄电池的充放电过程进行了优化，采用多级恒流充放电控制策略，延长蓄电池的供电时间和使用寿命。对混合储能系统进行了仿真分析，结果证明了混合储能系统控制策略的有效性。 最后，采用基于直流母线电压信号的直流微电网协调控制策略，设计了各变流器的阈值电压和优先级别，各变流器采用下垂控制，通过阈值电压和优先级别的配合，保证微电网内各单元的功率平衡，使母线电压维持在允许的范围内。仿真结果证明了该协调控制策略的有效性。