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交直流混合微电网稳定运行控制

李霞林  
【摘要】:交直流混合微电网中同时含有交流和直流母线,可充分接纳不同类型分布式电源及储能系统,利用较少的能量变换装置分别满足直流和交流负荷需求,整个系统具备较高的能量转换效率、经济性和可靠性。稳定运行控制一直是微电网领域内的研究热点,本文围绕交直流混合微电网稳定控制的相关技术进行深入细致的研究,主要工作如下: (1)针对基于公共直流母线的分布式电源供电系统,研究了基于双向DC-AC变流器和基于双向DC-DC变流器的两种直流母线电压控制方式,提出诸如基于功率平衡及一阶微分环节相结合的改进电压环前馈补偿方法,DC-AC电流环死区补偿及DC-DC电流环稳态占空比补偿等解决措施。理论分析和实验结果均表明所提方法能有效抑制大扰动下直流母线电压冲击和波动,保证暂态时分布式电源供电系统功率动态平衡。 (2)探讨了交直流混合微电网中直流母线电压控制问题,提出了基于非线性干扰观测器的直流母线电压控制方法。此外本文还详细分析了直流线路阻抗、直流母线电容量变化及直流侧DC-DC控制系统对所提出的直流母线控制方法的影响。理论分析和实验结果表明非线性干扰观测器的应用不仅能有效抑制暂态直流母线电压冲击,还可避免直流微电网中分布式电源的DC-DC控制系统和交直流微电网接口DC-AC控制系统间的高速通信,有利于直流微电网内分布式电源的扩展和即插即用。 (3)为减小微电网并网与独立运行模式快速切换过程对微电网内分布式电源及重要负荷的暂态冲击,本文提出一种实现微电网两种运行模式平滑切换的主逆变电源控制策略。该策略包含主电源变流器控制状态平滑切换补偿算法和切换控制逻辑。理论分析和实验结果表明,该方法可以有效抑制切换过程中出现过压或过流现象,实现微电网运行状态的平滑过渡。 (4)利用特征值理论深入分析和研究了主从控制模式下微电网独立运行时的稳定性问题。比较基于连续时间状态方程和离散时间状态方程两种建模方法对微电网稳定性分析的影响;分析了导致系统出现高频振荡失稳的主要影响因素;提出在主电源电压环电压反馈通道中加入基于二阶通用积分器的带通滤波器,能有效改善微电网的稳定性。


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