基于电力弹簧的微电网稳压控制策略研究

作     者：宋春潮 

作者单位：天津理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王红君;郝秀丽

授予年度：2022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：分布式电源 微电网 电力弹簧 关键负载 稳压控制 

摘      要：当今社会能源问题和环境问题越发凸显,对新型能源的开发利用是可持续发展的首要目标,因此,分布式发电开始受到人们的关注与重视。分布式发电主要是将太阳能、风能等能源转化为电能进行供电的技术,由于风、光等自然因素具有较大的随机性和不稳定性,分布式发电的输出功率会产生较大的波动,若控制不及时,会对系统的稳定造成恶劣影响。针对微电网越来越区域化、智能化的现状,电力弹簧这一新技术被学者提出。作为新一代稳压装置,对微电网的稳压控制提出了新的思路,并为后续分布式电源的大规模接入提供了便利。本文应用电力弹簧技术实现对微电网的稳压控制,针对微电网不同的工作环境设计不同的电力弹簧应用方式,从而实现微电网中电压的稳定性控制,保证微电网系统中关键负载的供电可靠性。主要研究内容如下:(1)对微电网结构及其运行模式进行分析,建立了微电网的数学模型和工程模型,研究了MPPT控制策略;建立了蓄电池电流输出模型和蓄电池组的能量模型。(2)阐述了电力弹簧的概念和原理,针对不同工作状态下的运行方式,对电力弹簧的两种拓扑结构进行对比分析,推导并证明了电力弹簧在降低微电网储能需求上的作用。(3)提出基于电力弹簧的直流微网稳压控制策略。针对光储直流微网中母线电压易受光伏电池输出功率影响的问题,设计直流电力弹簧实现对微电网母线电压的控制,并将PI控制与改进万有引力算法相结合,优化电力弹簧控制策略,提高电力弹簧的控制精度。(4)研究微电网并/离网的切换控制策略,保证其切换时的平滑稳定。将直流微电网进行扩展,建立交直流混合微电网,通过并网逆变器建立微电网并/离网模型,设计并网逆变器,保证微电网的无缝切换。(5)在前面研究的基础上,提出基于电力弹簧的非计划孤岛关键负载稳压控制策略。首次将电力弹簧控制引入非计划孤岛控制中,设计三相三线制电力弹簧,并采用一种基于双闭环的解耦控制策略,实现对关键负载的稳压控制。最后,进行对比仿真实验。