基于混合系统理论的微电网控制及稳定性研究

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1、分类号密级基于混合系统理论的微电网控制及稳定性研究研究生姓名：姚靖指导教师姓名、职称：刘斌教授学科专业：电气工程研究方向：电力网络自动化技术及应用湖南工业大学二○一五年六月十二日分类号.密级.基于混合系统理论的微电网控制及稳定性研究TheStudyofControlandStabilityforMicro-gridbasedonHybridSystemTheory研究生姓名：姚靖指导教师姓名、职称：刘斌教授学科专业：电气工程研宄方向：电力网络自动化技术及应用论文答辩日期她:La答辩委员会主席湖南工业大学年月曰湖南工业大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是

2、本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中己经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研宄做出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者签名：力日期：厶0：年6月/I日湖南工业大学论文版权使用授权书本人了解湖南工业大学有关保留、使用学位论文的规定，g卩：学校有权保留学位论文，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以采用复印、缩印或其他手段保存学位论文；学校可根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文。作者签名：跳墻导师签名：水日期：年6月/

3、之日摘要本文将混合系统理论应用到微电网，由于微电网中存在大量的开关器件，开关的切换使得微电网表现为连续动态和离散切换事件之间的混合行为，因此微电网是一个典型的混合系统，本文主要以混合系统理论研究微电网，为微电网设计了混合控制方案，并研究了微电网的稳定性。首先介绍了混合系统理论的研究背景及研究进展、本文的研究目的及意义、微电网的概念及控制方法以及本文将用到的稳定性基础知识。其次本文将区间脉冲系统理论应用到微电网，通过定义脉冲系统鲁棒事件指数输入到状态稳定，并给出了鲁棒事件指数输入到状态稳定性的等价条件定理；将上述结果应用到区间脉冲系统中，定义了区间脉冲系统指数输入到状态稳定

4、性，并给出了区间脉冲系统事件指数输入到状态稳定性的等价条件的定理；最后将前述结果应用到区间脉冲切换系统，并给出了区间脉冲切换系统鲁棒指数输入到状态稳定性的等价条件的定理。由之前的理论可知，如果限制不确定矩阵在较小的鲁棒区域中，会增加它的衰减率，并且根据区间脉冲切换系统指数输入到状态稳定性定理，为VSC设计了一个区间脉冲切换控制系统，并研究了负载扰动和孤岛扰动两种外在输入情况下微电网储能系统的输入到状态稳定，通过仿真实验，系统在这两种情况下均达到了输入到状态稳定。最后研究了含多个分布式电源微电网系统稳定性，以脉冲系统理论对微电网进行建模，为了提升微电网并网状态切换到孤岛状态

5、时的稳定性，设计了一个两层的混合控制策略：第一层是由连续的本地控制器控制每个分布式电源，本地控制器的设计是基于李雅普洛夫理论的线性矩阵不等式技术，通过调整分布式电源子系统的设定点，使其达到最好的性能和合适的运行指数；第二层是通过分散监控控制进行协调，分散监控控制是建立在信息融合基础上，也就是使用广域测量系统，在有大的扰动情况下转换分布式电源子系统进入一个合适的运转状态。然后将前述的混合控制应用到一个10kV微电网中，研究了一个三相短路故障状态下微电网的暂态反应稳定性，通过simulink仿真，系统具有良好的暂态稳定性。I关键词：混合系统，微电网，区间脉冲系统，脉冲切换系统

6、，稳定性IIABSTRACTInthispaper,thehybridsystemtheoryisappliedtothemicro-grid,becausetherearealargenumberofswitchingdevicesinthemicro-grid,resultinhybridbehaviorbetweencontinuousdynamicsandswitchingevents,thereforeitisatypicalhybridsystem.Inthispaper,westudymicro-gridbasedonhybridsystem.Wedesig

7、nedhybridcontrolschemeformicro-grid,andstudiedthestabilityofthemicro-grid.Firstintroducedtheresearchbackgroundandresearchprogressofhybridsystemtheory,researchpurposeandsignificanceofthispaper,theconceptofmicrogridandthecontrolmethods,andthebasicknowledgeofstabilityw