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微电网存在微源接入、功率分配优化、微源间环流以及负荷共享竞争等亟待解决的问题。微电网协调控制、优化调度是解决相关问题的有效途径。本文针对微电网协调控制、优化调度涉及的相关问题展开研究。具体工作如下:
(1)提出了一种电压源型逆变器虚拟同步发电机外环控制与滑模内环控制相结合的串级控制策略。以电压源型逆变器为对象,设计了开关频率固定的滑模内环控制器,用于改善逆变器控制鲁棒性差和响应速度慢的问题;采用虚拟同步发电机思想设计的外环控制器,解决了逆变器采用下垂控制方法惯性较小的问题,提高了逆变器的频率稳定性。仿真与实验结果验证了控制策略的有效性。
(2)提出了一种电压源型逆变器接入微电网的无锁相环软同步控制方法。根据电压源型逆变器接入微电网的特点,建立了逆变器与微电网之间的电压偏差、稳态时频率偏差和相位角偏差的函数关系,以逆变器接入微电网并网条件为基准,给出了相应的无锁相环软同步控制策略,解决了微源平滑接入的同步问题。仿真与实验结果证明了控制策略的有效性,可以实现电压源型逆变器接入微电网的“即插即用”功能。
(3)提出了一种交流微电网分布式一致性频率协调控制策略。针对分布式通信架构的交流微电网,建立了交流微电网频率误差控制和以发电成本为目标函数的经济调度模型,采用分布式二次控制策略,实现了频率恢复与经济调度。基于事件触发的分布式通信方案,可通过比较相邻前后数据误差与事件触发的误差阈值,进行事件触发的控制,有效减少了微电网中智能体间的通信负担。仿真结果证实了协调控制策略的有效性。
(4)提出了Buck-Boost型DC/DC变换器虚拟惯性外环控制与终端滑模内环控制相结合的串级控制策略。设计了固定开关频率的变换器滑模内环控制器,改善变换器的鲁棒性和响应速度;采用虚拟惯性控制思想设计的外环控制器,能够解决变换器采用下垂控制方法惯性较小的问题,总体上提高了变换器的稳定性,设计的电压误差控制器,实现了变换器的“即插即用”功能。仿真与实验验证了控制策略的有效性。
(5)提出了一种直流微电网分布式一致性最优电压协调控制策略。针对采用分布式通信架构的直流微电网,建立相应的数学模型,采用分布式一致经济调度和平均母线电压发掘相结合的算法,进行负荷经济分担和母线电压的最优调节控制,具有良好的扩展性和抵御单点故障的能力。仿真结果验证了控制策略的有效性。
论文从微电网应用的需求出发,分别在交流和直流微电网微电源变换器建模的基础上,研究了变换器控制策略,提高了变换器的性能,实现了“即插即用”功能;进一步,针对分布式通信架构的交、直流微电网,分别给出了分布式一致性频率协调控制算法和分布式一致性母线电压协调控制算法,在实现经济调度的情况下提高了微电网的稳定性。研究结果可为微电网的推广应用提供参考。
(1)提出了一种电压源型逆变器虚拟同步发电机外环控制与滑模内环控制相结合的串级控制策略。以电压源型逆变器为对象,设计了开关频率固定的滑模内环控制器,用于改善逆变器控制鲁棒性差和响应速度慢的问题;采用虚拟同步发电机思想设计的外环控制器,解决了逆变器采用下垂控制方法惯性较小的问题,提高了逆变器的频率稳定性。仿真与实验结果验证了控制策略的有效性。
(2)提出了一种电压源型逆变器接入微电网的无锁相环软同步控制方法。根据电压源型逆变器接入微电网的特点,建立了逆变器与微电网之间的电压偏差、稳态时频率偏差和相位角偏差的函数关系,以逆变器接入微电网并网条件为基准,给出了相应的无锁相环软同步控制策略,解决了微源平滑接入的同步问题。仿真与实验结果证明了控制策略的有效性,可以实现电压源型逆变器接入微电网的“即插即用”功能。
(3)提出了一种交流微电网分布式一致性频率协调控制策略。针对分布式通信架构的交流微电网,建立了交流微电网频率误差控制和以发电成本为目标函数的经济调度模型,采用分布式二次控制策略,实现了频率恢复与经济调度。基于事件触发的分布式通信方案,可通过比较相邻前后数据误差与事件触发的误差阈值,进行事件触发的控制,有效减少了微电网中智能体间的通信负担。仿真结果证实了协调控制策略的有效性。
(4)提出了Buck-Boost型DC/DC变换器虚拟惯性外环控制与终端滑模内环控制相结合的串级控制策略。设计了固定开关频率的变换器滑模内环控制器,改善变换器的鲁棒性和响应速度;采用虚拟惯性控制思想设计的外环控制器,能够解决变换器采用下垂控制方法惯性较小的问题,总体上提高了变换器的稳定性,设计的电压误差控制器,实现了变换器的“即插即用”功能。仿真与实验验证了控制策略的有效性。
(5)提出了一种直流微电网分布式一致性最优电压协调控制策略。针对采用分布式通信架构的直流微电网,建立相应的数学模型,采用分布式一致经济调度和平均母线电压发掘相结合的算法,进行负荷经济分担和母线电压的最优调节控制,具有良好的扩展性和抵御单点故障的能力。仿真结果验证了控制策略的有效性。
论文从微电网应用的需求出发,分别在交流和直流微电网微电源变换器建模的基础上,研究了变换器控制策略,提高了变换器的性能,实现了“即插即用”功能;进一步,针对分布式通信架构的交、直流微电网,分别给出了分布式一致性频率协调控制算法和分布式一致性母线电压协调控制算法,在实现经济调度的情况下提高了微电网的稳定性。研究结果可为微电网的推广应用提供参考。