风—水—储混合微电网控制策略研究

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1、中文摘要摘要随着国民经济的发展，电力需求迅速增长，在环境保护、能源枯竭等多重压力下，分布式发电技术获得了广泛研究。将分布式电源以微电网的形式接入到大电网，既能减小分布式电源对配电网安全运行的影响,又能实现分布式电源的―即插即用‖,同时可以最大限度地利用可再生能源和清洁能源。在分布式能源丰富的地区，因地制宜开发分布式能源，组建微电网，为区域用户供电，既可降低供电成本，也可提高区域供电可靠性。含多分布式电源的微电网在不同模式下的安全稳定运行以及运行模式的平滑切换等都需借助良好的控制策略。本文以含风力发电、小水电和储能三种类型微源的微电网为研究对象，围绕微电网控制策略展开研究。

2、首先，研究了风力发电、小水电和储能三类微源的详细运行模型及控制方法。以小型永磁直驱风力发电系统代表间歇性微源，详细研究了采用双PWM变流电路的控制策略：电机侧变流器采用转速电流双闭环控制，并改进了变步长爬山搜索法，获取最大风能；电网侧变流器采用电压电流双闭环控制，实现入网功率解耦控制和直流侧电压稳定。以小水电代表连续性微源，在水轮机和励磁系统模型的基础上，设计了电压频率无差控制和恒功率控制，稳定孤岛微电网电压和并网恒功率输出；同时也设计了小水电准同期并网控制单元，减小并网冲击电流。储能系统以蓄电池储能为代表，采用DC/DC变换器+DC/AC变流器结构，设计了双向DC/DC

3、变换器的电压电流双闭环控制器，实现了直流侧电压稳定和蓄电池充放电控制；设计了DC/AC变流器的PQ控制，使输出功率快速响应指令变化，还设计了V/f控制和PQ切换为V/f控制的平滑策略，实现电压和频率支撑单元突然消失时对重要负荷的连续供电。然后，针对微电网在不同运行模式下存在的问题，设计了相应的控制策略。当风力发电渗透率较高时，风力发电出力的随机性和间歇性，以及负荷的随机变化，导致孤岛运行微电网的电能质量变差、调速器频繁动作和供电可靠性降低；当微电网并网运行时，引起微电网与配电网间的交换功率波动，影响配电网潮流分布。为此，提出了基于分层控制方式的孤岛模式控制策略和并网模式控

4、制策略，以协调微电网内的微源。同时，为实现微电网运行模式的平滑切换，保证重要负荷不间断供电，还提出了模式切换控制策略。最后，基于Matlab/Simulink软件搭建了小水电、小型永磁直驱风力发电和蓄电池储能三类微源的仿真测试模型，并对微源性能进行测试。在此基础上组建了风-水-储混合微电网仿真实验平台，在微电网孤岛、并网、模式切换等多种工况下I重庆大学硕士学位论文进行了仿真实验，仿真结果证明了本文所提控制策略的正确性和有效性。关键词：混合微电网，风力发电，小水电，蓄电池储能，综合控制策略II英文摘要ABSTRACTWiththedevelopmentofthenation

5、aleconomyandtheelectricitydemandrapidgrowth,distributedgenerationtechnologyhasbeenextensivelystudiedunderthemultiplepressuressuchasenvironmentalprotection,energyexhaustion.Distributedgenerationaccesstogridintheformofamicrogrid,whichisnotonlycanreducetheimpactonthesafeoperationofthedistrib

6、utionnetwork,butalsoachievethedistributedgeneration―plugandplay‖.Meanwhile,itcanmakethebestuseofrenewableenergyandcleanenergy.Indistributedenergy-richregions,accordingtolocalconditionstodevelopdistributedenergy,themicrogridisbuilttosupplypowerforlocalusers,whichreducesthepowercostandmayal

7、soenhancethereliabilityoftheregionalpowersupply.Themicrogridwithmultipledistributedgenerationsneedsthehelpofsomegoodcontrolstrategiestoensuresteadyandeconomicoperationindifferentoperationmodesandoperationmodesmoothswitching.Thispaperfocusesonthedevelopmentofcontrols