微电网频率稳定及其控制方法研究

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1、隶。初大·璺硕士学位论文万方数据微电网频率稳定及其控制方法研究万方数据RESEARCHONFREQUENCYSTABILITYANDCONTROLSTRATEGYOFMICROGRmAThesisSubmittedtoSoutheastUniversityFortheAcademicDe铲eeofMasterofEngineeringBYJiLuluSupervisedbyProfessorXuQingshanSchoolofElectricalEngineeringSoutheastUniversityMay2014万方数据东南大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导

2、下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。研究生签名：日期：东南大学学位论文使用授权声明东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档．可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布(包括以电子信息形式刊登)论文的全部内容或中、英文摘要

3、等部分内容。论文的公布(包括以电子信息形式刊登)授权东南大学研究生院办理。研究生签名般gv,／-t师签名：日期：万方数据摘要近年来，分布式电源以投资小、清洁环保、供电可靠和发电方式灵活等优点赢得了快速发展。微电网作为协调分布式电源与大电网间矛盾的小型电网，也由此得到了快速发展。与传统电网不同，微电网由于其自身特点使得在系统内出现有功缺额时，微电网的频率会剧烈波动，影响系统的供电可靠性及电能质量。电源类型是微电网与传统电网之间区别最大之处，分布式电源的控制方法繁多、运行特性也各异，本文对典型分布式电源的控制策略(如P—Q控制，V．f控制，下垂控制，同步机调速系统等)建立了详细的数学模型。并据此在

4、Matlab／Simulink中搭建了相关仿真模型，以得到各自的运行特性以及参与调频的能力；微电网的频率特性是由系统中所有分布式电源共同决定的，本文在分布式电源功频特性的研究基础上，分析了微电网系统的频率特性与分布式电源之间的关系：传统下垂控制使用固定的下垂系数，在应用于实际系统的过程中会产生诸多问题，本文考虑把输出功率以及储能系统的荷电状态(soc)作为本地信息，提出了一种计及储能荷电状态的改进下垂控制策略，并在Matlab／Simulink平台上进行了仿真验证：由于分布式电源和负荷均具有多变性的特点，使得微电网中源荷失配现象频繁出现，最后仿照传统电网多级频率控制手段，提出了离网模式下微电网

5、频率的协调控制策略，并在Matlab／Simulink平台上进行了详细仿真分析。本文主要研究成果如下：(1)建立典型分布式电源控制模型并分析其功频特性针对不同并网接口类型的分布式电源，本文详细分析了微电源层面的P—Q控制策略、v-f控制策略、下垂控制策略及同步机调速系统传递函数，并对这些典型的控制模型进行了仿真分析，研究了各类分布式电源的功频特性，为迸一步考察微电网频率特性以及提出频率控制策略提供技术基础。(2)微电网频率特性分析并网运行情况下，微电网频率总能稳定在额定值附近，本文主要分析了微电网离网运行情况下的频率特性。分析结果表明微电网内部所有微电源的功频特性将共同确定整个系统的频率特性。

6、(3)计及储能荷电状态的改进下垂控制策略考虑到储能系统具有一定的可控性，本文提出了计及储能系统SOC的改进下垂控制策略，通过理论分析和仿真结果验证了在微电网离网运行情况下，采用此改进下垂控制策略可以根据储能系统实际出力能力合理分配负荷承担量，还可以均衡多个储能系统之间SOC状态。(4)离网模式下微电网频率协调控制策略本文所提的频率协调控制策略可以在微电网频率突变时，对储能系统和分布式电源进行协调控制，首先利用储能系统提供动态有功支撑，然后控制分布式电源改变功率输出，进行有差调频，最后通过调节微电源出力计划，保证频率恢复至额定值，从而实现系统内的有功平衡和频率稳定。万方数据东南大学硕士学位论文关

7、键词：微电网；微电源；频率特性；下垂控制；离网运行；协调控制Ⅱ万方数据ABST受ACTABSTRACTIntherecentyears，distributedgeneration(DG)haswonrapiddevelopmentwiththeadvantagesofsmallinvestment,environment-friendly,reliablepowersupplyandgenerat