基于逆变器接口的微电网下垂控制的-研究和优化

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1、摘要基于逆变器接口的微电网下垂控制的研究与优化摘要近年来相继发生的多起大面积停电事故，充分暴露了传统大规模电网的弊端。在能源危机和环境污染日益加剧的严峻形势下，世界各国开始关注基于可再生清洁能源的分布式发电技术。分布式发电是一种新兴的能源利用方式，与传统的集中式能源相比，分布式发电具有投资小、发电方式灵活、损耗低、利于环保等优点，因此已成为现代电力系统中重要的研究方向。但大量分布式电源接入对大电网产生的不利影响制约了其发展，微电网的出现很好地解决了这一问题。微电网是未来分布式发电系统的一个重要组成部分，能够集成可再生能源并改进能源管理模式。微电网由多个分布式发电单元（DG）构成，通常带

2、有电力电子逆变器接口。微电网将分布式电源DG、负荷、储能单元及控制装置组成一个单一可控的系统，为了提高供电质量和可靠性，既能够并联运行，也可以孤岛运行。微电网不仅能够承受工作模式的突然改变，而且也能承受母线电压和系统频率的扰动。微电网能够实现诸多优势的前提是要具有良好的运行控制能力，所以对微电网控制的研究是微电网技术的重中之重。基于逆变器接口的微电网的下垂控制在孤岛运行时，无需借助于通信，能够实现电压和频率的自动调节，可以提高系统的可靠性，易于实现DG和负荷的“即插即用”。DG在运行方式发生变化时，不需要改变控制方法，可以实现并网和孤岛两种模式间的无缝切换。本文以基于逆变器接口的微电网

3、的下垂控制为研究对象，首先介绍了三相光伏逆变器的工作原理，在分析微电源输出功率传输特性的基础上对下垂控制原理进行研究，并对下垂控制器进行设计。通过Matlab／Simulink仿真平台搭建所设计的下垂控制器的仿真模型，并通过仿真实验验证其正确性。然后建立了采用下垂控制的微电网仿真模型，并对微电网的运行特性进行了仿真分析。在此基础上，研究多个分布式电源逆变器下垂控制系数之间的关系，通过粒子群算法对下垂控制参数进行优化。在考虑功率均衡性能和微电网系统整体运行稳定性的情况下，通过粒子群优化算法并利用最小化代价函数来优化下垂控制器，将最优控制参数应用在微电网DG控制器中，最后通过Matlab/

4、Simulation仿真验证试验结果的可行性和正确性。关键字：微电网；分布式发电；下垂控制；粒子群算法；Matlab仿真I万方数据华北水利水电大学硕士学位论文II万方数据ABSTRACTRESEARCHANDOPTIMIZATIONBASEDONTHEDROOPCONTROLOFINVERTER-INTERFACEDMICROGRIDABSTRACTInrecentyears,largeareapowerfailureshaveoccurredsofrequentlythatfullyexposedthemalpracticeoftraditionalgrid.Inthegrimsit

5、uationofincreasingenergycrisisandenvironmentalpollution,peoplestarttopayattentiontodistributedgenerationtechnologiesbasedonrenewablecleanenergy．Distributedgenerationisanewwayofenergyutilization.Comparedwiththetraditionalcentralizedenergy.Distributiongeneration(DG)possesseshavesuchadvantagesashig

6、hflexibility,lowcostandlowlossaswellasenergyconservationandisfavorabletoenvironmentprotection,andismoreeconomicandmoreefficientthanthecentralizedpowersupplyonthepeakpowerload.Thus,ithasbecomeanimportantresearchdirectionofmodernpowersystemplanning.Buttheadverseeffectsthattheconnectionofalargenumb

7、erofdistributedsourcesbringstothegridrestrictitsdevelopment，micro-gridisagoodsolutiontothisproblem．Microgridsareanimportantpartoffutureenergydistributionsystemsthatenablerenewableenergyintegrationandimprovedenergymanagementc