【摘要】：隨著環(huán)保問題、資源緊缺、電網(wǎng)安全和可靠性問題的日益顯露,清潔、可再生的分布式能源(Distributed Generation,DG)和分布式發(fā)電技術迅速發(fā)展。然而,對于電網(wǎng)來說,由于DG對其造成了一定的沖擊,導致電網(wǎng)需要采取一定的限制與隔離,這大大減弱了DG的效能。微網(wǎng)的出現(xiàn)協(xié)調(diào)了DG與電網(wǎng)之間的矛盾。微網(wǎng)逆變器作為微網(wǎng)的重要組成模塊,對其進行合理的控制是一個重要的研究領域,是微網(wǎng)系統(tǒng)穩(wěn)定運行的關鍵。本文研究光儲微網(wǎng)運行的綜合控制策略。論文首先分析了光伏電池的數(shù)學模型和輸出特性,在此基礎上提出將二次插值和變步長電導增量法相結合的光伏最大功率跟蹤(Maximum Power Point Tracking,MPPT)改進算法,有效地解決了MPPT跟蹤速度與穩(wěn)態(tài)波動之間的矛盾。隨后,為保證光伏的最大功率輸出,在分析PQ控制原理基礎上,設計了包含功率外環(huán)電流內(nèi)環(huán)雙環(huán)控制的PQ控制系統(tǒng),并證明了該控制系統(tǒng)的有效性。其次,分析了三相電壓源型逆變器在三相坐標系下、αβ兩相靜止坐標系下和dq兩相旋轉坐標系下的數(shù)學模型。光儲微網(wǎng)系統(tǒng)孤島運行時,為保證系統(tǒng)電壓和頻率的穩(wěn)定,設定儲能為主控源。在分析下垂控制和V/f控制原理的基礎上,設計了包含下垂控制器和電壓電流雙環(huán)控制器的下垂控制系統(tǒng)和V/f控制系統(tǒng)。仿真結果表明,儲能在下垂控制和V/f控制下能為微網(wǎng)提供電壓和頻率支撐。最后,綜合分析主從控制與對等控制的優(yōu)缺點,在分析光伏控制和儲能控制的基礎上,研究光儲微網(wǎng)運行的綜合控制策略。方法如下:光伏系統(tǒng)始終采用PQ控制,保證最大功率輸出;在并網(wǎng)運行時,儲能裝置采用下垂控制,實現(xiàn)“即插即用”;微網(wǎng)轉孤島運行及孤島運行時,檢測微網(wǎng)系統(tǒng)電壓和頻率偏差并判斷是否在允許范圍內(nèi),從而確定儲能裝置的控制方式為下垂控制或V/f控制。當儲能裝置在下垂控制和V/f控制方式之間切換時,采用控制器狀態(tài)自適應的平滑切換方法。最后設計了包含PQ控制系統(tǒng)、下垂控制系統(tǒng)、V/f控制系統(tǒng)以及狀態(tài)自適應的切換控制系統(tǒng)的綜合控制系統(tǒng)。仿真結果表明綜合控制策略可以實現(xiàn)微網(wǎng)系統(tǒng)電壓和頻率的穩(wěn)定控制,減少儲能逆變器控制方式的切換次數(shù)。
[Abstract]:With the problems of environmental protection, shortage of resources, security and reliability of power grid, clean and renewable distributed energy (Distributed Generation,DG) and distributed generation technology are developing rapidly. However, due to the impact of DG on power grid, it is necessary to take some restrictions and isolation, which greatly weakens the efficiency of DG. The appearance of microgrid coordinates the contradiction between DG and power grid. As an important module of microgrid, the reasonable control of microgrid inverter is an important research field and the key to the stable operation of microgrid system. In this paper, the integrated control strategy for the operation of optical storage micronetworks is studied. Firstly, the mathematical model and output characteristics of photovoltaic cells are analyzed. Based on this, an improved photovoltaic maximum power tracking (Maximum Power Point Tracking,MPPT) algorithm combining quadratic interpolation and variable-step conductance increment method is proposed. The contradiction between MPPT tracking velocity and steady state fluctuation is solved effectively. Then, in order to ensure the maximum power output of photovoltaic, based on the analysis of PQ control principle, the PQ control system including power outer loop current inner loop double loop control is designed, and the effectiveness of the control system is proved. Secondly, the mathematical models of three-phase voltage source inverter in three-phase coordinate system, 偽 尾 two-phase stationary coordinate system and dq two-phase rotating coordinate system are analyzed. In order to ensure the stability of system voltage and frequency, the storage energy is set as the main control source when the optical microgrid system operates on an isolated island. Based on the analysis of droop control and V / F control principle, a droop control system and a V / F control system are designed, which include a droop controller and a voltage and current double loop controller. The simulation results show that the energy storage can provide voltage and frequency support for the microgrid under droop control and V / F control. Finally, the advantages and disadvantages of master-slave control and peer-to-peer control are comprehensively analyzed. Based on the analysis of photovoltaic control and energy storage control, the integrated control strategy for the operation of optical microgrid is studied. The methods are as follows: the photovoltaic system always adopts PQ control to ensure the maximum power output, while the energy storage device adopts sag control to realize "plug and play"; During the operation of microgrid to island and island operation, the bias of voltage and frequency of microgrid system is detected and whether it is within the allowable range, and the control mode of energy storage device is determined to be droop control or V / F control. When the energy storage device switches between the droop control and the V / f control mode, the controller state adaptive smooth switching method is adopted. Finally, an integrated control system including PQ control system, droop control system, V / F control system and state adaptive switching control system is designed. The simulation results show that the integrated control strategy can realize the stable control of the voltage and frequency of the microgrid system and reduce the switching times of the control mode of the energy storage inverter.
【學位授予單位】：鄭州大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TM727

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