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考虑电动汽车入网的负荷频率控制器设计

考虑电动汽车入网的负荷频率控制器设计

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作者：潘亚婷华北电力大学(北京)

学位级别：硕士

近年来,电动汽车作为一种有效的解决传统燃油汽车造成的环境污染问题的措施,引起了世界各国的广泛关注。由于电动汽车是以电力为动力的,电动汽车的大规模充电将对电力系统产生影响,最明显的是对电网的负荷频率产生影响。研究表明,电动... 详细信息

近年来,电动汽车作为一种有效的解决传统燃油汽车造成的环境污染问题的措施,引起了世界各国的广泛关注。由于电动汽车是以电力为动力的,电动汽车的大规模充电将对电力系统产生影响,最明显的是对电网的负荷频率产生影响。研究表明,电动汽车的电池不仅可以从电网中吸收能量,而且可以通过一定的方式作为移动能源为电力系统提供可调度的电量,从而可以作为负荷频率控制的辅助设备。与传统电力系统相比,考虑电动汽车入网的电力系统结构复杂,不仅受到模型不确定性、非线性、外部扰动等不确定性因素的影响,还存在系统抗干扰要求高、系统建模不精确等问题。为了解决这些问题,提高复杂电力系统的稳定性与准确性,本文研究了考虑电动汽车入网参与电力系统负荷频率控制的问题。首先,针对电动汽车大量入网对电网负荷频率控制产生冲击问题,建立了计及电动汽车入网的电力系统整体模型。利用电动汽车的独立分散性和电动汽车电池的充放电特性,建立了电动汽车集中管控系统、V2G原理图、电动汽车电池的戴维南电路模型、V2G响应频率下垂特性曲线等4个模型;利用大量电动汽车入网对电网负荷频率控制产生冲击现象,将该冲击作为外部扰动,辅助电力系统负荷频率调节。其次,针对复杂电力系统建模不精确和抗干扰要求高的问题,研究了动态矩阵控制方法和线性自抗扰控制方法。动态矩阵控制采用被控对象的阶跃响应作为预测模型,采用滚动优化和反馈校正的控制策略。线性自抗扰控制能把被控对象的不确定因素当作总扰动,并通过扩张状态观测器把总扰动估计出来,再通过扰动补偿将其补偿掉,在系统遭受未知干扰时增强了系统的鲁棒性和适应性。仿真结果表明,两种控制策略均提高了计及电动汽车入网的电力系统的快速性和稳定性,但相比之下,线性自抗扰控制方法的控制效果更好。最后,针对以上两种控制策略的缺点,分别对其进行了改造。动态矩阵控制算法的计算过程中有矩阵的转置、求逆、相乘等运算,运算量很大。线性自抗扰控制虽然结构简单,但是现在还没有现成的模块可以轻易实现。所以木文从频域分析,将两种控制器分别近似等效为经典pid控制器,利于工程实现。论文结果表明:与不考虑电动汽乍参与负荷频率调节情况相比,考虑电动汽车入网的系统频率调节快速性和稳定性更好。

关键词：负荷频率控制电动汽车入网动态矩阵控制线性自抗扰控制等效pid控制

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