基于能量路由器的直流微网分层协调控制

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1、学校代码10530学号201510171844分类号TM352密级公开硕士学位论文基于能量路由器的直流微网分层协调控制学位申请人刘凯指导教师陈才学副教授学院名称信息工程学院学科专业电气工程研究方向电力电子与电力传动二〇一八年六月六日DCMicrogridHierarchicalCoordinationControlBasedEnergyRouterCandidateLiuKaiSupervisorA.P.ChenCaixueCollegeCollegeofInformationEngineeringProgramElectricalEngineeringSpecial

2、izationPowerelectronicsandpowertransmissionDegreeEngineeringMasterUniversityXiangtanUniversityDateJune,2018摘要能量路由器（或固态变压器）作为能源互联网的关键设备不仅可以实现电压等级转换、隔离功能，还能抑制电网波动对负载侧的影响。研究、分析、设计高性能的基于能量路由器直流微网控制系统具有现实意义和应用价值。本文在综述能量路由器分析与控制研究现状的基础上，对级联H桥型能量路由器中的级联H桥电容电压均衡控制策略进行改进，并进一步对基于能量路由器直流微网分层协调控制的分

3、析与设计进行了较为深入的研究，以期待揭示直流微网分层协调控制的本质，为基于能量路由器直流微网协调控制的分析与设计提供一种新的思路和途径。主要的研究工作和创新点如下：（1）针对级联H型能量路由器电容电压不平衡问题，提出一种级联H桥直流侧均压控制策略。深入分析级联H型的工作机理，建立其数学模型的基础上，首先分析单相SVPWM的工作原理，提出一种控制一个H桥电容电压稳定，调节SVPWM中的其他H桥的矢量脉冲宽度来实现级联H桥电容电压均衡的策略，最后在MATLAB/Simulink进行仿真验证。（2）针对基于能量路由器直流微网系统，提出了一种基于能量路由器直流微网分层协调控制

4、方法。分析直流微网集中控制固有的缺点以及直流微网母线电压稳定的本质，在此基础上将系统分三层，实施分层协调控制。第一层根据直流母线电压参数值判断系统能量流动，进一步确定各端口的工作模态，进而将系统实施分层,实现各端口自主控制。同时为实现清洁能源优先，改进分布式光伏端口的恒压控制策略,实现了恒压控制策略与MPPT之间的自由切换，提高能源利用及系统的稳定性。第二、三层为优化控制,根据母线电压、储能SOC值的不同进行负载切换、储能电池自主充放电，达到优化控制目的。最后搭建能量路由器的仿真模型对所提控制策略进行验证，并通过仿真波形分析证明所提出控制策略的可行性。关键词：能量路由

5、器、级联H桥、电压平衡控制、分层协调控制；IAbstractEnergyrouters(orsolid-statetransformers)askeyequipmentfortheenergyinternet,cannotonlyachievethefunctionsofvoltagelevelconversionandisolationoftraditionaltransformers,butalsosuppresstheimpactofgrid’sfluctuationsontheloadside.Researching,analyzinganddesigning

6、high-performancecontrolsysteminDCmicrogridbasedonenergyroutershavepracticalsignificanceandapplicationvalue.Thispapersummarizestheresearchstatusofenergyrouters'analysisandcontrol,andfurtherstudiestheanalysisanddesignofhierarchicalcontrolsysteminDCmicrogridbasedonenergyrouters.Ithopetorev

7、ealtheessenceofthehierarchicalcoordinatedcontrolinDCmicrogrid,andprovideanewideaandapproachfortheanalysisanddesigncoordinationcontrolinDCmicrogridbasedonenergyrouters.Themainresearchworkandinnovationsareasfollows.(1)InordertosolvethevoltageimbalanceproblemofcascadedH-typeenergy