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分布式发电为解决当下集中式发电的缺点以及可再生能源发电联网找到了突破口,但分布式发电接入系统后具有的拟负荷特性会有诸多不足。为了协调大电网与分布式电源之间的矛盾,众多的学者因此提出了微电网的概念。微电网为大规模的分布式电源接入提供了可能,它运行在联网和孤岛状态,联网时向主网吸收或供应能量,当主网发生故障时,微电网脱离主网进入孤岛运行状态。此时需要对微电源、储能装置之间进行协调控制才能维持微电网的孤岛运行。
微电网的核心问题之一即为控制问题。本文通过微电网的建模与仿真对含分布式电源的微电网综合控制策略进行研究。重点工作集中在微电网的三种基本控制策略的研究,以及针对微电网常接入低压配电网情况下,对含分布式电源的低压微电网的控制系统的进行相关设计以及相关控制策略的实现。
首先,本文介绍了分布式发电的提出以及微电网的背景意义和国内外的发展现状,并且详细阐述了微电网的基本概念包括微电网的定义与结构、微电网的分布式电源的种类以及微电网的控制方式。
其次,对于微电网中逆变电源的相关控制理论进行了比较详细的介绍,包括最常用的三种控制方法的基本原理及实现方法,其中包含了定功率PQ控制、电压频率V/f控制、Droop下垂控制。对逆变器控制的SVPWM原理及其实现进行详细说明,最后介绍了本文使用的滤波器的参数选择及设计。
再次,对最常见的三种微电源光伏电池、风力发电以及蓄电池进行了建模以及仿真平台的搭建。然后,不同的运行模式下,设计了低压微电网逆变电源的综合控制策略。
然后根据低压线路参数呈阻性的特点,对传统高压大电网下垂特性进行修正,通过旋转坐标正交变换矩阵,对电压频率V/f下垂控制进行了改进,使得传统的V/f下垂控制得以扩展应用于低压微网中,并能保证当系统功率变化时微电源与负荷之间的功率平衡。
最后通过MATLAB/Simulink仿真,验证了控制策略的正确性与有效性,为后续工作奠定了基础。