论文部分内容阅读
随着能源短缺和环境问题日益严峻,分布式发电技术得到了广泛关注。直流微电网因其内部采用直流传输而表现出的一系列突出优点,在直流微源和直流负荷使用率与日俱增的形势下有着广阔的发展前景。但基于大量电力电子变流器接口的直流微电网响应速度非常快,一旦出现诸如光伏、风电等间歇性能源输出功率波动,负荷频繁投切等常见扰动时,会导致直流母线电压剧烈波动,直接威胁到直流微电网的安全稳定运行。因此,低惯性的直流微电网将会是一个相当脆弱的系统,本文通过充分考虑直流微电网中各旋转设备和储能设备的潜在惯性支持能力,提出直流微电网虚拟惯性控制。而稳定性分析将作为控制器参数设计的重要参考依据,确保加入惯性控制后系统稳定运行。完成的主要工作和取得的成果如下:(1)分析了直流微电网各组成单元的工作原理和数学模型,在此基础上使用MATLAB/SIMULINK软件搭建了包含风力发电单元、光伏发电单元、储能单元、并网逆变器单元和交直流负荷单元的直流微电网仿真模型。(2)提出了一种基于电压变化率的直流微电网虚拟惯性控制方法。该控制方法充分考虑了直流微电网中各旋转设备和储能设备的潜在惯性支持能力,额外的惯性功率直接由直流母线电压变化量及虚拟惯性控制系数确定。最后,通过稳定性分析给出了虚拟惯性控制系数的选取范围,确保加入惯性控制后系统能维持稳定运行。(3)鉴于传统虚拟同步发电机控制在一次调频、惯性和阻尼特性的优良性能,通过类比提出了一种基于电压电流关系的直流微电网类虚拟同步发电机控制方法,并将其应用到储能单元的DC/DC变流器中。该控制方法具备了良好的动态特性、静态特性和启动特性。由稳定性分析可知,只要虚拟惯性时间常数不小于零,即可保证加入类虚拟同步发电机控制后系统能稳定运行。(4)针对以上提出的控制策略,在(1)中搭建的直流微电网模型上进行了时域仿真验证,结果表明所提控制策略能够有效地改善直流母线电压的暂态响应,提高直流微电网的惯性能力。