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微电网的建模、仿真及运行特性分析

李旭光  
【摘要】: 随着世界工业和经济的飞速发展,能源危机已展现在人类面前。与此同时,超大规模电力系统的弊端或局限性日益凸现,电网的脆弱性已充分暴露了出来,基于此以可再生能源为主的分布式发电技术得到了快速发展。为协调大电网与分布式电源间的矛盾,充分挖掘分布式能源为电网和用户所带来的价值和效益,微电网应运而生。作为大电网的有效补充与分布式能源的有效利用形式,微电网的发展改变了传统电网单一的供电模式,大大提高了电力系统的供电可靠性和供电效率。 并网逆变器作为连接分布式电源与电网的纽带,对分布式电源的并网性能起着关键性的影响。论文分析了基于逆变器的分布式电源特点,研究了分布式电源接口逆变器的控制原理,并结合逆变器在dq旋转坐标系下的数学模型设计了逆变器的PQ和V/f控制模式。 微电网既可与大电网联网运行,也可在电网故障或需要时与主网断开单独运行。微电网在不同运行模式下都能够满足负荷的电能质量要求,是微电网能否可靠运行的关键。传统控制思路认为分布式电源随微电网运行方式不同应采取不同的控制策略,显然运行模式切换时存在控制失败的可能性,并且使控制复杂化。 针对这一问题,本文提出了一种基于恒功率控制分布式电源和储能装置相结合的微电网形式,其中恒功率控制分布式电源采用PQ控制,储能装置采用V/f控制,通过检测本地电压和频率变化,适时的进行有功和无功补偿。此微电网模型既可工作于联网模式,也可以运行于孤岛模式,在微电网运行模式切换时无需改变微电网中逆变器的控制策略。 针对DIgSILENT中逆变器的控制特点,论文对所提微电网模型进行了模型搭建及仿真,验证了其可行性。基于所搭建微电网模型,论文仿真研究了微电网联网运行时不同故障点微电网暂态运行特性以及孤岛运行时不同故障类型对微电网暂态稳定性影响。针对负荷频繁投入/切除问题,分析比较了孤岛运行状态下负荷不同位置投入/切除时微电网的运行特性。在进行微电网解列仿真时,利用解列前控制逆变器改变功率输出的方法来减弱解列时的扰动,仿真结果显示此方法有效提高了解列时的稳定性。


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