孤立微网的调频策略研究

随着分布式电源连接到中低压网络的渗透率逐渐增加，其对电网的不利影响愈加明显，这一切促进了微网系统的建设和发展。微网系统可运行于并网和离网两种模式下，当微网运行于离网的孤立状态时必须要有自身的频率控制策略，以保证微网能够继续正常运行并为再重新并网做准备。所以，国家“863”计划项目进行了专门的立项研究，本文作为此项目的一个子课题，主要对微网孤立运行时的频率调节策略进行了研究。 首先对常用的新能源进行建模。建立了两级式的三相光伏发电系统在最大功率跟踪以及有功无功解耦控制下的系统模型，分析了其运行特点；分析了双馈式风力发电系统中各模块的数学模型，研究了其在定桨距角下的最大功率跟踪控制和网侧逆变器的解耦控制方法，为后续的调频控制奠定基础理论。 其次对微网系统中具有调频能力的微源的调频控制器进行研究。研究了基于电力电子逆变器的蓄电池系统的调频控制策略，提出了引进等效负荷侧电压和电流前馈的调频、调压控制策略，改善了系统的电压和频率质量。设计了考虑风速的双馈电机的一次调频控制器，减小了系统的频率偏差。从风机的输出功率公式出发，拟合了最优叶尖速比与桨距角的多项式关系，建立了变桨距角下的最大功率跟踪曲线；拟合了桨距角与最大风能利用系数之间的多项式关系，建立了桨距角与风机输出功率间的关系。并以此为数学基础设计了双馈式风力发电机参与二次调频的控制策略。并对所设计的控制策略分别进行了仿真分析，仿真结果表明了所提出的控制规律可以有效改善系统的频率质量。 最后针对微网系统提出一种考虑经济性和快速性的微网调频控制策略。根据不同微源的运行经济性和快速性，将微网中微源分为优先调频微源和传统微源，不同类别的微源具有不同的调频优先等级和任务。通过设置判定条件控制传统微源待优先调频微源达到调频极限时再启动调频控制器，通过算例仿真了各种扰动条件下的微网的调频效果，结果表明所提出的孤立微网的调频策略的是有效的。