交流微网及其换流器的控制方法

随着化石能源的枯竭和传统集中式发电弊端的显现,分布式发电以其资源丰富、污染小、安装地点灵活等特点,受到国内外学者的青睐。大量分布式电源并网,对传统电网的运行与调度均会产生影响。将分布式电源通过交流微网的方式接入公共电网,既能充分利用各种可再生能源,又便于管理各种分布式电源。交流微网作为一个自治网络,并网换流器是其组网和运行的核心装置。因此,研究交流微网及其换流器的控制方法,对可再生能源的充分利用以及微网的安全稳定运行具有重要意义。本文首先介绍了交流微网的基本概念、拓扑结构与运行模式,阐述了常见微电源的种类及其并网换流器的结构形式,重点讨论了DC/AC换流器的数学模型,对DC/AC换流器的常见控制方法以及交流微网的控制模式做了简要分析,阐述了各控制方法的优缺点。其次,本文介绍了基于虚拟阻抗的换流器下垂控制策略,分析了传统下垂控制不能直接用于微网的原因,提出在传统下垂控制中引入虚拟阻抗环,使下垂控制能够更好的适用于微网。设计了基于虚拟阻抗的下垂控制器,研究了电压电流环控制参数的整定方法,建立基于虚拟阻抗下垂控制的仿真模型,验证了所设计下垂控制器的正确性。利用分层控制实现有功功率和无功功率在微电源间的精确分配、孤岛运行时电压和频率的稳定以及配合储能实现微网运行模式的平滑切换,建立分层控制的仿真模型,验证了分层控制的有效性。本文最后讨论了微网的稳定性,通过小信号分析法建立微网模型,分析换流器有功下垂系数、无功下垂系数以及等效输出阻抗对微网稳定性的影响,并且在MATLAB/SIMULINK平台搭建仿真模型,仿真验证了换流器控制参数对微网稳定性的影响。