基于分布式发电的微电网黑启动设计与实现

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1、基于分布式发电的微电网黑启动设计与实现　　摘要：针对电网故障的不可预测性，基于逆变器控制的基本原理，对锁相环技术以及SPWM技术的数学建模分析，提出多种控制模式下微电网的黑启动控制策略。对分布式电源的控制方法进行了研究，分析比较了微电网控制模式，并将逆变器的控制方法应用到微电网控制中去，在此基础上提出一种新型的恢复速度更快的并行恢复黑启动方案，基于Matlab对其进行了仿真，验证了微电网串行恢复和并行恢复的有效性和可行性。　　关键词：微电网；逆变器控制；黑启动；并行恢复　　中图分类号：TN915.03?34；TQ028.1文献标

2、识码：A文章编号：1004?373X（2016）13?0140?05　　Abstract：Fortheunpredictabilityofthepowergridfault，themathematicalmodelingofSPWMtechnologyandphase?lockedlooptechnologyareanalyzedbasedonthebasicprincipleofinvertercontrol.Themicrogridblackstartcontrolstrategyundermultiplecontrolmo

3、desisputforward.Inthispaper，thecontrolmethodsfordistributedpowerarestudied，andthemicrogridcontrolmodesareanalyzedandcompared.Thecontrolmethodoftheinverterisappliedtothemicrogridcontrol.Anewparallelblackstartschemewithfastrecoveryrateisproposed，andsimulatedwithMatlab.

4、Thevalidityandfeasibilityofmicrogridserialrecoveryandparallel9recoverywereverified.　　Keywords：microgrid；invertercontrol；blackstart；parallelrecovery　　随着全球工业化进程不断加速，各个国家对电力资源的需求飞速增长，人们把越来越多的目光投向了既可以提高化石燃料的利用效率又能充分利用各种清洁能源的分布式发电技术[1]。进而，以分布式电源为基础的微电网成为了电网发展的主要趋势。但是，由于电网

5、故障具有不可预测性，当微电网运行出现故障，未能正确处理时，可能导致整个微电网全黑[2]。为了保证微电网的稳定供电，就要求微电网具有黑启动能力应对不确定的事故。　　本文针对各种微电源的特性，首先，对分布式电源控制技术进行了研究，并对三种控制方式进行仿真验证；其次，对比分析了微电网主从控制和对等控制方式的优点，并对其性能进行分析验证；最后，设计了一套含有串行恢复的分模块并行恢复方案，并利用Matlab对其进行仿真验证。　　1分布式电源控制方法研究　　分布式电源是微电网运行的基础，而分布式电源是通过各种电力电子逆变器接口接入微电网的，

6、所以对这种电源的控制可以转化成对逆变器的控制。目前对逆变器的控制主要有三种方式：恒功率控制（PQcontrol）、恒压恒频控制（V/fcontrol）以及下垂控制（Droopcontrol）。　　1.1恒功率控制9　　恒功率控制是将无功电流和有功电流进行解耦控制，利用PI调节来实现控制，通过SPWM调节控制逆变器保证分布式电源输出的有功功率和无功功率保持在一个固定值[3]。设计一个电流闭环系统，实现对参考电流的实时跟踪。控制器主要包括锁相环、变换器、电流环控制以及SPWM控制。　　1.2恒压恒频控制　　V/f控制使用电压电流双闭

7、环控制方式，电压外环使逆变器能够稳定输出电压，为其他分布式电源提供支持；电流环为内环，提高系统动态响应，减少谐波含量，提高微电网中各个微电源的可控性[4]。V/f控制主要应用于主从控制模式中，主要作用是使微电网中的主控制器输出的电压和频率在可调范围之内，使从控制单元不用承担支撑微电网电压频率的任务，从而能够正常稳定输出。　　1.3下垂控制　　下垂控制器利用传感器对逆变器输出电压电流进行采样，计算得到逆变器输出的有功和无功功率，然后经过下垂控制模块得到电压和频率的参考值输入给电压电流双闭环系统，经过PI调节对参考值进行跟随，得到无

8、静差的正弦信号，最后经过SPWM调制，控制逆变器的开关管通断。　　2微电网控制模式建模　　2.1主从控制模式9　　主从控制模式是指根据各个分布式电源的自身情况不同，运用不同的控制策略，实现其不同的作用。微电网中，一个分布式电源作为主控制单元测量网侧的各种电气量，