【摘 要】
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在可再生能源发电大规模渗透的背景下，电源功率的间歇性和不确定性将对系统的稳定造成严重影响。电力弹簧（Electric Spring，简称ES）可以对负载进行改造，使负载的功率消耗自动跟随
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在可再生能源发电大规模渗透的背景下，电源功率的间歇性和不确定性将对系统的稳定造成严重影响。电力弹簧（Electric Spring，简称ES）可以对负载进行改造，使负载的功率消耗自动跟随发电量变化，从而参与微电网的功率平衡调节，提高电压和频率稳定性。 本文首先介绍了电力弹簧提出的背景和研究意义，总结归纳了电力弹簧技术的发展和在微电网稳定控制中应用的研究现状。为了构建微电网模型，分析了分布式电源并网逆变器的控制策略和控制系统设计，针对本文微电网中分布式电源采用的恒功率控制和下垂控制，通过仿真验证了两种控制模式下逆变器的输出特性。 其次，以ES为主要研究对象，在分析其工作原理的基础上，研究了两种拓扑结构ES的控制方法，并将它们应用于微电网电压和频率稳定控制中。 对直流侧为电池储能的ES(ES-2)，将P-f/Q-V负荷下垂控制应用到ES-2和非关键负载组成的智能负载上，使智能负载能在微电网内电源出力变化和负载波动时，自适应的改变自身的有功和无功功率消耗，实现负载跟踪发电，并主动参与微电网的电压和频率稳定调节。设计了基于功率下垂外环和反步滑模电压内环组成的ES-2控制系统，基于非精确数学模型设计了反步滑模电压控制器，通过仿真验证了反步滑模控制对系统模型参数摄动不敏感，鲁棒性高，并且比传统比例谐振控制拥有更快的响应速度和更好的抗干扰能力。 针对直流侧为双向DC/AC变换器的ES(ES-B2B)，基于单相dq变换设计了并联侧变流器的控制策略，并通过仿真验证了ES-B2B的性能。为了提高两变流器间直流电容电压的动态响应特性及整个控制系统的鲁棒性，将模糊自适应PI控制应用到并联侧变流器电容电压控制环中，通过仿真验证了模糊PI控制能克服采用常规PI控制时，系统响应速度慢，抗参数摄动和外部扰动性能差的缺点。最后根据应用两种拓扑结构的ES参与微电网稳定控制时的仿真结果，分析并比较了各自的运行特点。
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