基于混成控制理论的微网友好并网研究

随着能源紧缺和环境污染问题的日益严重，以新型能源为基础的微网发电技术受到了人们的青睐。但是微网包括大量的各种分布式电源：风力发电、太阳能光伏发电等，这些分布式电源都具有随机性和间歇性的功率输出特性，将使得微网的电能质量水平较低，微网能源被主电网视为“垃圾”能源而被严格限制接入，同时微网并网也会受到主网电能质量的侵袭，从而严重制约了微网和可再生能源发电的发展。那么采用怎样的并网接口以及如何控制让微网能够成为大电网的友好补充就成为研究者所关心的课题。本论文研究的主要目的就是采用新型的并网接口将混成控制理论这一新兴理论运用到微网并网控制当中去。 本文首先介绍了微网和混成控制的概念、研究背景以及它们的应用现状，并对混成系统的几个典型模型进行了研究，随后重点阐述了混成控制理论的基本思想，以便对微网和混成控制建立一个整体的认识。然后,提出了几种微网并网的接入方式，通过对这几种微网并网接口优缺点的比较，得出以电压源换流器作为微网并网接口同时对其采用适当的控制技术进行控制，能够实现微网友好并网。其次，在分析微网混成特性的基础上，根据混成控制理论给出了微网友好并网控制的基本结构框架，接着对其中的信号系统分析部分、控制决策和方案选择部分以及控制器部分进行了分析设计，重点对控制器部分进行了详细分析，控制器包括连续控制器和离散控制器，运用混成控制的自动机模型实现离散控制器的设计。本文以容量为200MVA、分布式电源分别为光伏发电系统和风力发电系统的典型微网并网发电系统为例，其中的连续系统部分和离散逻辑驱动部分分别采用Matlab/Simulink以及Matlab/Simulink/Stateflow软件平台搭建仿真模型进行仿真验证。结果表明，本文所提出的以电压源换流器作为并网接口,采用混成控制方法对其控制可以很好的实现微网友好并网，对系统具有一定的无功补偿和谐波抑制能力，并且可以提高微网并网系统运行的稳定性。本文最后对全文的工作进行了总结，展望了微网并网领域中有待进一步研究的工作，提出了下一步的重点研究方向。