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题名	交流微电网系统网络化分层协调控制策略研究
作者	吴丽珍
答辩日期	2017
导师	郝晓弘
关键词	微电网 分布式控制 网络化 分层协调控制 一致性算法 电压质量 无功优化
学位名称	博士
英文摘要	近年来,伴随着世界性的能源危机,多分布式电源并联的微电网系统协调控制成为可再生能源发电技术领域的研究热点之一。微电网是智能电网的重要组成部分,微电网实现控制网络化是智能电网发展的趋势。微电网中各微源间的协调控制、电能质量控制以及系统级的协调优化控制等问题,是微电网系统稳定运行的关键,因此,研究微电网系统网络化分层协调控制策略具有重要的意义。论文针对交流微电网中电压频率稳定控制和无功功率分配、电压质量控制,以及多目标无功优化等问题,主要从以下几个方面展开研究:1)建立了微电网系统网络化分层协调控制体系结构。针对低压交流微电网系统,基于网络化控制技术和分层控制理论,建立了适宜于微电网的网络化分层协调控制体系结构。该体系结构将一次控制层和二次控制层结合在一起,采用分布式控制方式,三次优化控制层则采用集中控制方式。该体系结构的建立为后续研究提供了理论基础。2)微电网分布式二次控制方法及稳定性分析。针对传统下垂控制方法在实现分布式电源(Distributed generation,DG)间协调控制方面的不足,而集中式控制存在依赖中央控制器等弊端,提出了分布式二次控制方法。建立了微电网系统小信号模型,并根据其状态矩阵特征值确定分布式二次控制参数,以设计和配置分布式二次控制的微电网。仿真实验结果表明,所提的分布式二次控制方法具有较好的动态性能,且该方法在系统鲁棒性和可靠性上均优于集中式二次控制方法。3)孤岛微电网电压无功网络化分层协同控制策略研究。针对下垂控制在多逆变器并联的微电网应用中存在电压偏差和无功功率难以精确分配的问题,提出了一种网络化分布式分层协同控制策略。在一次控制层中,采用传统的下垂控制、虚拟阻抗控制和电压电流准比例谐振控制;而在二次控制中,采用离散一致性算法构造状态观测器,获取全局平均值,全局一致性调节电压、频率和无功功率的偏差,实现电压、频率的无静差控制和无功功率的精确分配。通过Matlab/Simulink软件和d SPACE搭建了半实物仿真实验平台。仿真和实验结果表明,所提的控制策略使得系统具有“即插即用”性能,且对延时的影响有较强的鲁棒性,实验验证了所提控制策略的有效性和可行性。4)微电网电压质量网络化分层协同控制策略研究。针对孤岛微电网公共耦合点(Point of common coupling,PCC)接入非线性不平衡负荷,易引起三相电压不平衡和谐波,以及负序电流、谐波电流易受线路阻抗的影响而无法在DG间按比例分配问题,在建立不平衡系统模型和分析负序均衡控制原理基础上,提出采用网络化分层协同控制策略实现电压补偿和负序电流、谐波电流的均衡控制。在分布式二次控制层中,通过分布式稀疏通信网络实现相邻的分布式电源间实时数据交换,采用一致性算法估算全局平均电压和平均负序电流/谐波电流,自适应调节功率下垂控制的电压参考值和电压不平衡补偿参考向量,以实现电压质量的改善及负序电流、谐波电流在各DG间的比例分配。仿真和实验结果表明,所提控制策略不仅能够实现PCC电压不平衡和谐波补偿,还能实现负序电流和谐波电流的均衡控制。5)考虑随机性的微电网系统多目标无功优化策略研究。在微电网系统三次优化控制中,针对间歇性分布式电源出力的不确定性和随机性影响了无功电压优化问题,提出采用Wasserstein距离指标和K-means聚类场景削减技术生成最优场景,建立了一个风-光-荷多场景树模型,将随机优化问题转换为确定性优化问题。以有功网损最小、电压偏差最小作为目标函数,考虑储能荷电状态约束影响,建立了基于场景概率的微电网无功优化数学模型,并采用改进人工蜂群算法对模型进行求解。仿真结果表明,所提的最优场景生成方法能较精确模拟分布式电源有功出力的随机特性。最后,以IEEE-33节点配电系统为例进行仿真分析,验证了所提多目标无功优化策略的有效性和可行性。
语种	中文
页码	143
URL标识	查看原文
内容类型	学位论文
源URL	[http://ir.lut.edu.cn/handle/2XXMBERH/89882]
专题	电气工程与信息工程学院
作者单位	兰州理工大学
推荐引用方式 GB/T 7714	吴丽珍. 交流微电网系统网络化分层协调控制策略研究[D]. 2017.

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