基于改进下垂控制的直流微电网协调运行研究

作     者：易宗澳 

作者单位：湖南工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：曾进辉

授予年度：2020年

学科分类：080802[工学-电力系统及其自动化] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 

主      题：直流微电网 协调运行 下垂控制 功率分配精度 直流母线电压 

摘      要：随着可再生能源在现代电力系统发挥的作用越来越重要,微电网系统可以通过整合新能源发电、蓄电池储能、负载实现“即插即用的功能而受到极大的关注。在微电网系统中,直流微电网在输电损耗、运行稳定性、能量转换效率等方面相较交流微电网更具有优势,同时,直流微电网还具有可独立调节、易于控制等优势。本文研究的对象是直流微电网,对系统中的光伏发电单元、储能单元、并网变换器进行原理分析及相应的建模,同时,对直流微电网中下垂控制方法及系统协调运行控制进行较仔细研究。首先,通过对直流微电网的结构进行了简单的介绍。对其中的光伏发电单元部分进行了原理分析和建模,通过仿真模型分析了输出特性,在此基础上,提出了一种最大功率点跟踪技术并通过MATLAB/Simulink仿真验证了其可行性;介绍蓄电池的一般数学模型,对双向DC/DC变换器工作原理进行了分析,并搭建了相应的仿真模型实现储能单元充放电仿真;介绍了并网变换器的数学模型及拓扑结构,并搭建了相应的仿真模型。其次,通过对传统直流下垂控制的原理的分析引出其存在的均流精度低和电压偏移两方面的缺陷,针对文中提出的缺陷主要通过对下垂曲线进行合理的上下平移和对下垂控制方程中的下垂系数改变其大小两大类的改进方法,对这2个方面的缺陷进行优化及改进。同时,本文提出一种创新性的改进策略,有效提高了直流微电网系统中并联的DG单元之间的功率分配精度并维持的母线电压的稳定,通过MATLAB/Simulink仿真验证了该改进策略的可靠性。最后,本章对直流微电网系统的协调运行控制进行研究。通过以直流母线电压等级作为划分依据,将系统运行分为四种模式,每种模式下有相应的单元负责稳压。分别详细介绍了光伏发电单元、储能单元、并网变换器的控制策略及模式切换过程。最后,通过仿真进行论证,验证了分布式发电能源出力不稳定或负载变化引起的直流母线电压的变化,系统可依据母线电压等级切换至相应的运行模式并保证系统稳定运行。