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    交直流混合微電?功率協調控制探討

    論文價格:150元/篇 論文用途:碩士畢業論文 Master Thesis 編輯:碩博論文網 點擊次數:
    論文字數:38555 論文編號:sb2022080616154749184 日期:2022-08-15 來源:碩博論文網

    本文是一篇工程碩士論文,本?的研究對象是含不同電源控制策略的交流??和直流??以及定功率控制策略的互聯換流器。通過混合微?的結構,各??及換流器的建模,控制策略研究,算例分析,對所提策略進?了驗證。
    第1章緒論
    1.1研究意義
    隨著全球?象條件的惡化、?然災害的頻發及能源瓶頸問題的?益突出,各國先后步?可持續發展之路,在促進經濟效益、?態效益和社會效益的統?的同時,亦注重資源與環境相協調發展,發展新能源產業成為我國戰略性?案之?。微?作為新能源及可再?能源發電系統的有效載體,是分布式發電技術應?的重要途徑之?,逐漸成為新能源利?及弱化現有?型電?諸多弊端的有效途徑。在微?技術領域,國內外學術界、?程界、經濟界處于密集研究與實踐中。近年來,微?領域研究逐步側重多個微?的相互連接、協調運?,以此提?微?系統運?穩定性、可靠性、經濟性,減少可再?能源波動對配電?沖擊。交流微?與直流微?連接所形成的能源系統稱為混合微電?系統,混合微?系統成為可再?能源發電利?的更為?級階段?;旌衔㈦?連接?式及拓撲結構更具多樣性,具有可靠性?、可控性強等優點[1]。
    混合微電?微?系統運?的根本任務是進?能量管理與優化。從?期運?任務來看,能量管理需綜合分布式電源出?預測、負荷預測、各??協同運?模式等因素來制定優化調度?案,從?指導系統的優化運?。從短期運?任務來看,能量管理需快速跟蹤電源出?波動和負荷變化,保障微?系統的電壓、頻率穩定。??間的功率協調控制是混合微電?運?控制與單微?運?控制的本質區別,??間的功率協調控制策略受諸多因素影響,如:微?連接?式、系統運?的經濟性與可靠性要求、系統的協同運?能?以及與電?的協同運?能?、對運??標的適應能?等。因此,交直流混合微電?的功率協調控制是?個融合技術性、經濟性及可靠性的復雜控制問題。
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    1.2直流微電?運?控制研究現狀
    與交流配電?相?,直流配電?可滿?更?的電能需求,且其線路阻抗?,傳輸電能質量更優。從運?功能的?度分類,直流微電?可分為設備級控制和系統級控制。下?詳細闡述這兩種控制的研究現狀。
    設備級控制主要包括直流微電?底層設備,如儲能單元、DG單元、雙向DC/AC換流器等,完成系統底層基本控制,該層設備之間不存在通信鏈路,故系統運?成本較低,更多費?投?在操作步驟。因此,設備層的主要任務在于維持系統電壓穩定。當直流微?并?時,直流?線電壓通常采?雙向換流器控制來實現,即DC/AC換流器控制,從?在微電?中實現功率平衡;?當直流微電?離?運?時,可采?可控分布式電源或儲能單元及其電?電?變換器的策略控制直流?線電壓[2]。
    相較于設備級控制,系統級控制則是實現系統的整體優化,從?提?系統運?經濟性與合理性,從?達到最優狀態點運?。能量的合理調配和微電?經濟?效運?是系統級控制的基本主要?標,?系統電壓的?次控制、多狀態變化下的相應模式變換等是完成該?標的主要實現途徑。通過對系統最優運?狀態展開討論,系統級控制實現的主要?標是功率的合理調度。例如:當微電?處在并?運?時,如何解決??的交換功率傳輸值;當微電?離?運?時,如何管理?內電源及負荷的運?參數,以達到系統中的主控制單元的安全可靠運?,如何對調節?線電壓穩定的電源進?合理調度等。
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    第2章交直流混合微電?結構特征與運?控制
    2.1交直流混合微電?拓撲結構
    交直流混合微電?拓撲具有多樣性,根據微電?彼此之間連接?式,可把交直流混合微電?分為串聯、并聯或是串并聯混合結構。內部組?形式中可以是交流微電?、直流微電?、交-直流微電?,都可通過?個或多個PCC與區域電?相連。采?交直流混連?式的混合微電?系統中,各?微?之間都是采?DC/DC或DC/AC換流器實現連接。依托互聯?的信息采集與傳遞技術,未來混合微電?發展趨勢將從電?的互聯逐漸上升到能源的互聯。
    根據不同的混連結構,可把交直流混合微電?分為如下兩個結構。如圖2.1(a)所示的交直交拓撲混連結構,每個微電?都與鄰?實現相鄰電能互濟,每個互聯變流器均可視為?個代理,針對混合微電?中的功率分配問題,引?基于鄰?事件變化的?致性控制算法。圖2.1(b)的混合微?系統中,因各?微?的內部交、直流?線均通過DC/AC或DC/DC換流器進?連接,故該混合微?系統具有?定的靈活性[50-52]。在混合微?系統內部,當兩個相鄰電能交易?微?距離過?時在??或換流器處容易產?電能的功率損耗。

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    2.2互聯換流器的控制策略
    互聯換流器是混合微?交流部分和直流部分功率傳輸的核?元件,其控制策略是混合微?協調控制的關鍵所在。?前互聯換流器的控制策略多采?基于下垂控制的?法。
    兩條?線間的共享功率的調節依賴剩余功率下垂系數的調節,通過適當減少線路功率下垂系數的值可以優先補?該線路的功率供給,同時,基于?差控制的重要負荷,可以調節剩余功率的下垂系數來實現?適應變化[58],從?靈活調節交、直流?線的耦合程度。
    在對互聯換流器進?討論的同時,??間的功率能量協調基本問題也成為了交直流混合微電?的重點研究對象,眾多學者也針對該問題提出多種協調策略,下?將闡述對??能量協調問題的研究。
    基于??運?模式來研究系統的協調控制策略,其中???種典型運?模式可分為主從控制、對等控制及分層控制,通過對各運?模式的模型優化及混合控制達到系統的協調控制效果。
    此類學者將主從控制與對等控制理論相結合,并將兩種控制?法同時應?在混合微電?離?條件下的協調控制策略。通過對多種運??況下系統的P/f特性曲線合理結合,得到相應的微電?運?單元,進?步組成混合微電?多分段P/f特性曲線,由混合控制理論可知,在該曲線不同階段系統出現不同的控制策略,從?實現系統運?的分段運?控制。
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    第3章交直流混合微電?的功率協調控制.........................16
    3.1運?狀態與功率平衡分析..............................16
    3.1.1運?狀態.........................................16
    3.1.2功率平衡分析......................................16
    第4章互聯換流器控制策略...................................25
    4.1互聯換流器拓撲結構...........................................25
    4.2互聯換流器控制策略與?作模式...........................26
    第5章??功率平衡控制策略.................................34
    5.1??運?模式................................34
    5.1.1主從控制....................................34
    5.1.2對等控制...................................35
    第6章仿真分析
    6.1研究系統結構與參數
    如圖6.1所示的交直流微電?仿真系統,該仿真系統包括交流單元、直流單元,互聯換流器。交流單元包括2個可調度微源DG1、DG2;直流單元包括1個可調度微源DG3、1個不可調度微源DG4。DG1、DG2?于模擬儲能元器件,采?下垂控制策略,DG3采?定電壓控制策略,DG4采?定功率控制策略。交流??側電源額定電壓均為380V,額定頻率為50Hz。直流??側額定電壓均為800V。
    DG1有功下垂系數為0.002Hz/kW,有功容量為90kW;DG2有功下垂系數為0.0013Hz/kW,有功容量為140kW;DG3有功容量為100kW;DG4有功容量為40kW。兩直流DG經boost變換器連接?直流?線處。其中Boost變換器電路中不考慮電感的阻性成分以及IGBT器件均為理想,即忽略開關內阻及損耗。

    工程碩士論文參考
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    第7章總結與展望
    7.1總結
    本?主要圍繞交直流混合微?運?控制展開相關研究,針對交直流混合微電?中互聯換流器響應功率不穩定,??單側能量不能得到及時補充等問題,提出了?種交直流混合微電?功率協調控制策略。該策略通過設定互聯換流器功率計劃值,來實現兩側??的功率互濟與穩定。本?的研究對象是含不同電源控制策略的交流??和直流??以及定功率控制策略的互聯換流器。通過混合微?的結構,各??及換流器的建模,控制策略研究,算例分析,對所提策略進?了驗證。
    本??作主要?作內容包括:
    闡述了交流微電?、直流微電?及交直流混合微電?的運?控制研究現狀,從各個?度分析了當下學者對交直流課題的研究進展,同時從交直流混合微?換流器控制和能量協調控制兩個?度重點概述了?種?較典型的理論研究基礎。
    提出了?種功率協調控制策略,并從多狀態出發,即?主運?、聯合調配、減載等狀態,全?地分析了在各種?況下的判斷條件,傳輸指令及控制結果。覆蓋范圍?,具有較?的可?性。采?所提的協調控制策略可維持聯絡線輸送的功率為計劃值,通過該計劃值進?固定功率傳輸到??,并且??內部的功率波動不影響聯絡線功率輸送,有利于混合微電?系統運?的經濟性及可靠性,同時也提?了微?運?的靈活性。
    從拓撲結構、控制策略與?作模式三個?度完整闡述了本?所?換流器的基本模型,提出換流器恒功率運?控制策略的核?思想,并描述了換流器?作的全過程。同時,重點對換流器策略中的電流環進?建模設計,并通過伯德圖進?了穩定性分析,?較了不同參數設計下系統的穩定性情況及暫態響應速度。
    參考文獻(略)


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