考虑动态性能的微电网控制优化策略

随着电能消耗的与日俱增以及环境危机的日益严重,以灵活可靠、环保经济的新型可再生能源发电为主的微电网技术成为了世界各国研究以及未来智能电网建设的重点。微网有并网和孤岛运行两种运行模式,但其低惯性的特点使其容易在切换过程中受到小扰动而产生暂态振荡。因此本文对微电网在不同运行模式控制策略的动态性能以及稳定性进行研究,具有重要的理论和现实意义。主要研究成果如下:(1)从微网的控制策略和微电源的控制方法出发,研究了PQ、V/f、Droop三种典型微源控制方法的基本原理和各控制环节功能,并在MATLAB/Simulink平台建立了模型来进行仿真,比较了不同控制方法下DG输出的功率变化及其电压和频率的稳定性。对比得出下垂控制可以同时应用于微网并网和孤岛模式之间,易于实现分布式电源和负荷的即插即用,成为了控制策略中的研究热点。(2)为了提高微网在运行模式切换时的小干扰动态性能,本文采用状态空间线性化法对下垂控制逆变器进行小信号动态建模,并针对目前的微网小信号分析中忽略了网络部分和负载特性的问题,再考虑了多台逆变器间的耦合作用,提出了更为准确的完整微网小信号模型。利用特征根分析法对模型状态矩阵进行根轨迹计算,得到了逆变器关键控制参数对其稳定性与动态性能的影响及稳定范围。在MATLAB/Simulink中搭建微电网的下垂控制平台,仿真结果验证了本文所建小信号模型及根轨迹分析的有效性,为下垂控制在中低压微网中的平滑稳定运行及参数设计提供了依据。(3)最后针对传统集中式对等运行的微网难以实现微网内各DG按照调度计划出力问题,提出了采用下垂控制的微电网分层协调控制结构,实现了不同分布式电源的协调控制,具有一定的理论意义和实际应用价值。