近年来,世界范围内出现了严峻的能源与环境问题,随着用电需求的上升传统集中式大电网也暴露出了一定的弊端,发展基于新能源分布式电源的微网系统是解决上述问题的重要手段。本文对基于分布式电源的微网控制和运行优化进行了研究,首先提出了适用于多种新能源分布式电源的微网结构,建立了系统的仿真模型,并对分布式电源中并网逆变器并网和微网运行基本控制策略进行了探讨。在此基础上,分别对微网系统中直流母线能量的最优利用方法、并网谐波补偿方法和孤岛检测方法进行了优化研究,有效提升了微网系统运行性能。根据微网和智能电网的发展趋势,设计了包含双向潮流分析和能量管理的智能控制平台,提高了微网系统的信息化、智能化水平。最终,搭建了智能微网系统实验平台,取得了良好的实验结果。本论文的主要工作如下：
1、微网系统的组成结构分析和建模。
针对中小功率等级的微网系统,提出一种包含了直流母线和交流母线的结构,并根据该微网系统中的各个部分的模型建立了Matlab/simulink平台的仿真模型。
2、分布式电源在微网中的基本控制策略及改进方法。
提出了DC/DC变换器、DC/AC变换器及微网运行的控制方法和逆变器并联时环流的抑制方法。特别针对DC/AC变换器的低谐波SVPWM调制死区时间注入方法、抗干扰数字锁相环提出了新的设计思路。
3、提出了直流母线能量的最优利用方法。
通过分析直流母线上光伏电池和风力发电机两种微源的输出功率特性,提出了一种具有广泛适用性的最大功率跟踪算法及直流母线整体能量最优利用的协调控制策略。
4、设计了分布式电源在微网中的谐波补偿方法。
通过对微网中谐波源的分析,结合有源电力滤波器的谐波补偿原理,设计了一种新型的分布式电源并网运行过程中对微网谐波进行补偿的控制算法。通过将谐波补偿控制器计算的补偿信号注入逆变器调制波,可以在分布式电源并网的同时实现谐波补偿,提高微网系统并网的电能质量。
5、提出了微网系统中基于三次谐波扰动的孤岛检测方法。
针对目前孤岛检测方法输出谐波含量大,检测盲区大的不足,在谐波补偿算法的基础上,本文提出了一种响应快,谐波扰动量相对常规方法简单可控,对电网谐波污染小的基于三次谐波扰动的孤岛检测方法。
6、设计了微网中双向潮流分析及能量管理的智能控制平台。
为微网系统设计了基于Android系统的智能控制平台,对微网的双向潮流进行分析,实现了实时电能交易和微网系统能量管理,有助于提高用户的舒适度和整体管理效率。重点讨论了智能平台的搭建方法、双向潮流计算方法及能量管理控制策略等。
7、搭建微网系统实验平台。
搭建了包含模拟风力发电机、太阳能电池、电子负载、模拟微网和基于DSP+FPGA控制器的分布式电源实验平台,配合光伏示范电站、市电接口等,满足了整个微网控制系统的实验需求。
