110410字博士毕业论文微电网电能质量主动管理方案的探讨
论文类型：博士毕业论文
论文字数：110410字
论点：电网,变流器,控制
论文概述：
本文是在职博士研究生论文，针对微电网与配电网 PCC 处功率波动和电流质量问题，实现了具有电能质量主动治理功能的储能系统多目标控制。
论文正文：
第1章螺纹理论
在过去十年中，分布式发电基于可再生能源(太阳能、风能、生物质能等)。)和清洁燃料(主要是天然气)取得了很大进展。分布式发电作为智能电网的关键技术之一，具有高效、经济、灵活和环保的优点，但太阳能、风能等可再生能源具有间歇性和随机性的缺点。分布式电源连接到中低压配电网，为负载供电。随着配电网中分布式电源接线数量的增加，渗透率也随之增加，这使得传统电网面临巨大挑战。为了充分发挥分布式发电的优势，解决分布式发电互联带来的问题，[5-8提出了微网的概念。微电网作为智能配电网的重要组成部分，与传统配电网相比，可以并联运行，也可以孤岛运行，是实现配电网由无源向有源转变的有效途径。微电网由各种分布式电源、电力电子和电能转换装置、可控负载、储能装置等组成。同时，还采用了先进的电力技术、信息技术、控制技术等技术，这也导致微网管理和控制的复杂性[5，9]。微电网不仅具有分布式电源本身带来的技术效益，而且具有高可靠性、灵活性、经济性和高效性。在某些情况下，微电网具有明显的优势。在2011年日本9.0级大地震后的电力恢复过程中，当其他电网无法为[供电时，微电网可以持续向重要负载供电。尽管微电网具有明显的优势，但由于国内外对微电网理论和关键技术的研究还不成熟和完善，微电网的特点还没有得到充分体现。与欧美、日本等发达国家相比，我国在微电网相关技术的研究上还存在差距，许多问题还没有得到有效解决，一些关键技术还需要深入系统的研究。
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第二章微网结构与控制及电能质量影响分析
2.1简介[/BR/]本章主要内容如下:分析微网结构及其系统级控制和微网级控制方法，针对滤波电感和电网感抗对现有dq-PI解耦功率控制(PQ控制)的影响，研究了完全解耦功率和电流微网变换器的PQ控制策略，以提高系统性能；建立了微网的诺顿等效模型。基于等效模型，分析了影响微电网电能质量的主要因素——电压扰动和谐波谐振。深入分析微网与配电网的谐波谐振相互作用机理以及电网电压不平衡对微网变流器运行的干扰，将为后续章节进一步研究提高微网变流器抗干扰性能和解决电能质量问题的控制策略奠定基础。
2.2微电网结构及控制策略本文采用典型的低压微电网结构[44]，如图2-1所示。微电网由三个微电源、整流负载、电感负载、三相电阻负载和单相电阻负载组成。DG1是风力发电，DG2和DG3是光伏发电。微电网电压低400伏，频率50赫兹。微电网通过静态转换开关连接到配电网。与配电网相比，微电网可视为可控电能子系统。当大电网故障超过规定时间或微电网主动实现计划断开时，微电网通过控制STS断开进入孤岛运行状态。操作模式切换过程如图2-2所示。在某些情况下，可以采取措施，通过补偿电压故障并保持微电网连接到电网，以确保微电网中重要负载的正常运行，从而不受电网故障的影响。
第3章储能VSC多目标控制............................32
3.1导言.........................................32
3.2微网储能多功能变流器系统结构.........................................32
3.3多目标控制参考电流合成方法.........................................33
第四章基于储能供电的微网电能质量控制——VSC..............................54
4.1导言................................54
4.2低压配电网与微电网电能质量的相互作用分析.............................................54
4.3带储能电源接口的双四脚变流器结构分析.............................................56
第5章PQ控制..............................84
5.1导言................................84
5.2 LCL微网变流器结构及数学模型................84[/br/ ]5.3不平衡电网电压下的控制目标分析..............................86
第五章非理想电压条件下微网变换器的PQ控制
5.1简介
因此，有必要研究能够克服非理想微网电压影响、提高控制效果的高性能控制技术。此外，由于不平衡和谐波电压对微网变换器的干扰以及系统电感等参数的可能变化，系统性能也会降低。因此，系统在参数设计中应考虑这些因素对系统性能的影响。为了满足微网变流器的控制性能要求，保证微网变流器在非理想条件下的可靠运行，有必要研究合理的系统参数设计方法。在此基础上，为了克服电网电压不平衡和谐波失真的影响，本章研究了LCL微网变流器提高运行性能的更有效的控制策略。结合微网电压前馈和电容电流反馈，提出了一种基于PVPI控制的新型电能质量控制策略，以抑制输出功率波动，提高输出电流质量。针对电压扰动、感抗等参数波动的影响，以及系统复杂性给参数设计带来的困难，提出了一种考虑系统鲁棒性的电流闭环简化参数设计方法。
5.2 LCL微网变流器结构及数学模型
本章比较分析了LCL主动阻尼和被动阻尼方法，并推导出电容电流反馈与电阻并联被动阻尼的等效性。为了消除电压谐波和突变的影响，提高微网变流器的运行性能，结合电压比例前馈控制和电容电流反馈阻尼控制，提出了一种基于PVPI的微网电能质量控制策略。该控制策略有效抑制了电压不平衡和谐波失真的影响，提高了微网变流器的输出并网电流质量，提高了系统在非理想电网条件下的可靠运行能力。针对不平衡和谐波电压扰动对微网变流器的影响、系统电感、系统反馈系数和控制器参数等参数变化、设计难度等对系统参数设计过程的影响，提出了一种考虑系统鲁棒性的控制系统参数简化设计方法。实验结果表明，所提出的控制策略和参数设计方法是有效的。
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结论
为了提高微电网的电能质量，保证其可靠、高效、稳定运行，深入研究了储能功率接口变换器多目标控制策略、超导储能功率双四桥臂变换器及其协调控制策略、提高微电网变换器运行性能的控制策略等主动电能质量控制技术。本文的工作和结论如下:
(1)对微电网变流器的三种电能质量控制策略进行了比较和分析。考虑到电感参数的影响，采用了一种新的基于两相静止坐标系下的功率因数控制策略，提高了控制系统的性能。基于诺顿等效电路，建立了微网的等效模型。在此基础上，深入分析了电网电压不平衡对微网变流器运行的干扰以及微网与配电网之间的谐波共振相互作用机理。上述结果为微网电能质量控制的进一步研究奠定了基础。
(2)针对微网和配电网主控制器的功率波动和电流质量问题，从提高储能供电系统利用率出发，实现了具有有功电能质量控制功能的储能系统多目标控制。采用全补偿控制策略，使储能系统基于输出功率实现对功率波动、无功功率、电流三相不平衡、谐波等电能质量问题的全带补偿。基于PVPI控制实现电能质量问题的分频选择控制。该控制策略充分利用储能电源及其接口转换器的特性来补偿电能质量扰动，使微电网发挥自身优势，实现高效稳定运行。
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参考文献(省略)