【摘 要】
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随着经济的快速发展和传统能源日益枯竭,光伏、风能等分布式清洁能源发电受到人们的广泛关注,而作为分布式发电主要载体的微电网成为主要研究方向。三相电压源型逆变器常作为微电网中衔接分布式发电单元重要组成部分,需要发展合适的控制方法对其调控以保证微电网的稳定可靠运行。在低压微电网孤岛运行模式下,电压、频率缺少大电网的支撑。因此,如何设计有效的控制方法保证分布式发电单元功率均衡分配,同时消除电压、频率偏差引
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随着经济的快速发展和传统能源日益枯竭,光伏、风能等分布式清洁能源发电受到人们的广泛关注,而作为分布式发电主要载体的微电网成为主要研究方向。三相电压源型逆变器常作为微电网中衔接分布式发电单元重要组成部分,需要发展合适的控制方法对其调控以保证微电网的稳定可靠运行。在低压微电网孤岛运行模式下,电压、频率缺少大电网的支撑。因此,如何设计有效的控制方法保证分布式发电单元功率均衡分配,同时消除电压、频率偏差引起环流、振荡等问题,提高电能质量是一个重要研究课题。另一方面,考虑分布式发电单元网络通信传输中可能存在的信息时延与丢包以及网络带宽受限的影响,如何设计有效通信传输机制和提出分布式协同控制方法,保证分布式发电系统在网络控制下稳定运行是另一个重要研究课题。因此本文在阅读大量文献及科研研究的基础上,针对在孤岛模式下多逆变器并联系统的控制方法展开研究。论文主要工作如下:本章首先构建了三相电压源型逆变器拓扑结构,并对abc/αβ/dq三种坐标变换进行理论分析;其次在构建的逆变器拓扑结构基础上,分别建立控制单元和输出单元的小信号状态空间模型;最后选择任意旋转坐标系作为公共参考坐标系,并建立公共参考坐标系下的并联逆变器小信号状态空间模型,为后文研究多逆变器分层跟踪协同控制方法奠定基础。其次,针对传统下垂控制方法在偏阻性低压微网中不能较好均衡共享功率的问题,提出了基于虚拟电感系数的改进下垂控制方法,保证了分布式发电单元之间功率均衡分配,并通过仿真验证该方法的有效性。同时,为了消除下垂控制中存在的电压、频率偏差,提出了电压、频率跟踪协同次级控制方法。先通过Lie导数线性化方法将非线性逆变器动态进行线性化,接着可将多逆变器控制问题看成多智能体系统跟踪一致性问题,然后基于多智能体的思想分别设计了电压、频率跟踪协同次级控制器,最终保证分布式发电单元功率均衡分配和电压、频率一致。并通过MATLAB仿真验证所研究分层跟踪协同控制方法的有效性。最后,分布式跟踪协同网络控制需要局部智能体之间进行通信交互信息,针对网络通信中可能存在的受限带宽问题,提出了事件触发控制策略,并设计了基于事件触发多智能体跟踪协同控制器,保证了低带宽通信下分布式发电系统的功率均衡分配和较高的电能质量。同时,考虑到网络通信也可能出现的通信时延、信息丢包等问题,设计了考虑输入时滞事件触发跟踪协同控制器和提出了时滞依赖事件触发策略。通过MATLAB仿真验证了所提方法能有效降低信息时延、丢包以带宽受限对多逆变器并联系统功率均衡分配和电压、频率一致的影响。
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