论文部分内容阅读
微电网的稳定性主要是指微电网在保持电压、频率稳定的情况下持续可靠地为负荷供电。现代社会对电能质量的要求越来越高,而微电网由于其自身的特殊性(即:微电源和储能装置不直接对微电网供电,而是需要通过电力电子器件连接彼此),使其在具体分析中有别于传统的大电网。因此,为了使微电网的研究更具实用价值,就必须保证其稳定性。论文建立了含超级电容储能系统的微电网模型,并对该模型进行并网/孤岛仿真以及稳定性分析,以验证所搭模型的有效性。 首先,在研究了实际超级电容器的物理结构、储能特性、工作原理以及充放电方式的基础上,提出一种考虑到工程应用时超级电容器温度变化以及充电结束后自放电特性的改进2阶RC模型,对其参数设计方法进行详细说明,在Matlab/Simulink中进行建模仿真,并与传统的改进1阶串联RC模型进行充电性能比较,观察二者在充电结束后数十分钟内的电压自调整性能与自放电性能,根据仿真波形可以看出所建立的改进2阶RC模型更接近于实际电容的充放电特性。 接着,对超级电容储能系统(SCESS)中的半桥非隔离型双向DC/DC变换器以及三相电压型逆变器(VSI)的控制策略进行研究,双向DC/DC变换器采用基于PI控制器的储能电感电流内环逆变器直流母线侧电压外环的双环控制策略,三相VSI采用基于PI控制器的滤波电容电流内环逆变器交流侧输出电压外环的双闭环控制策略,并在Matlab/Simulink中搭建了独立的SCESS仿真模型,从仿真所得波形可以看出所搭建SCESS可以成功并网,论文中设计的控制策略是有效的,其中的参数设计是可行的。 然后,搭建了光伏电池的工程用模型,并在不同光照强度、环境温度的条件下进行仿真,验证所搭模型的通用性及正确性,在此基础上设计了一个含有3个微电源、5个主要负载、1个超级电容储能系统的微电网模型,用Matlab/Simulink进行建模及并网、孤岛运行的仿真,验证了超级电容储能系统能够补偿微电网中的功率缺额,保证重要负荷的供电可靠性,确保微电网从并网运行到孤岛运行的平滑切换。 最后,在推导了含多个逆变源并联的微电网小信号状态空间模型的基础上,对所搭建的含SCESS的微电网进行小信号稳定性分析,由仿真波形可以明显看出超级电容储能系统能提高微电网孤岛运行时的抗干扰能力,维持系统电压、频率的稳定,为负载提供可靠供电,且可以根据微电网中其他DG的功率变化做出正确的功率响应。