微电网孤岛运行下的无功功率均衡控制策略研究

摘要

当前，由于环境保护和能源需求问题凸显，世界上很多国家对可再生能源的分布式发电相关技术开展了许多的研究，但是随着分布式能源的大量接入，给电网的安全稳定和经济运行带来了不利的影响，为了解决分布式能源接入电网引起的问题，有学者提出微电网的概念。微电网可稳定运行在并网与孤岛模式。并网模式时微电网表现的是受控电流源特性，由大电网支撑其频率与电压；但孤岛模式下时，频率与电压失去大电网的支撑，微电网表现的是受控电压源特性，此时由于各微电源与公共母线之间的馈线阻抗差异引起电压降落差，会导致无功功率均衡精度差，给系统带来严重不利影响。如何提高微电网的无功功率均衡精度成为微电网研究热点之一。
　　本研究主要内容包括：⑴分析了下垂控制与虚拟同步发电机控制在解决微电网功率均衡问题中的应用，证明了两种控制策略的一致性。从改变线路阻抗、下垂系数和输出电压三个方面对已有的基于下垂法解决微电网功率均衡问题的控制策略进行归类总结。⑵针对微电网系统中多微电源并联运行时各微电源逆变器之间馈线上阻抗存在差异引起电压降落，从而导致传统的下垂控制无功功率均衡精度差的问题，提出一种基于电压补偿的无功功率均衡控制策略来提高无功功率均衡的精度，设计了基于虚拟阻抗的电压补偿和基于自适应虚拟阻抗的电压补偿策略。搭建了MATLAB/Simulink仿真模型，验证了提出的控制策略的有效性。⑶针对微电网系统中多微电源并联运行时采用传统双环控制会引起功率均衡不精确，以及传统下垂控制策略在系统功率波动时会引起电压频率偏离额定值的问题，在基于电压补偿的无功功率均衡控制策略基础上提出一种基于电压-频率调节的微电网无功功率均衡控制策略。搭建了MATLAB/Simulink仿真模型，验证了提出的控制策略的有效性。

目录

声明

第1章 绪论

1.1课题研究背景及意义

1.2国内外微电网的研究现状

1.3微电源逆变器控制

1.4微电网控制

1.5本文研究的主要内容

第2章 微电网系统结构与功率均衡控制策略

2.1微电网系统结构

2.2基于下垂控制的功率均衡控制策略

2.3基于虚拟同步发电机的功率均衡控制策略

2.4本章小结

第3章 基于电压补偿的无功功率均衡控制策略

3.1微电网无功功率均衡的影响因素分析

3.2微电源下垂控制系统设计

3.3基于虚拟阻抗电压补偿策略

3.4基于自适应虚拟阻抗电压补偿策略

3.5本章小结

第4章 基于电压-频率调节的无功功率均衡控制策略

4.1微电源传统并联控制技术分析

4.2基于电压-频率调节的无功功率均衡控制策略

4.3本章小结

第5章 总结与展望

5.1本文工作总结

5.2工作展望

参考文献

致谢

附录