【摘 要】
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随着我国碳达峰、碳中和目标的提出和积极推进,可再生能源发电将逐渐成为电力供应的主体,直流微电网因其易于接入可再生能源的优势越来越受到欢迎。而将直流微电网互联并增加公共储能,可以增加系统稳定性和减小投资成本。本文提出一种带公共储能接口的直流微电网互联变换器拓扑并设计基于下垂控制的功率协调控制策略和分散式经济优化运行策略,以到达平抑系统功率波动和实现经济调度的目的。本文首先提出一种由三端口变换器和全桥
【基金项目】
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国家重点研发计划项目(2018YFB0904700)
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随着我国碳达峰、碳中和目标的提出和积极推进,可再生能源发电将逐渐成为电力供应的主体,直流微电网因其易于接入可再生能源的优势越来越受到欢迎。而将直流微电网互联并增加公共储能,可以增加系统稳定性和减小投资成本。本文提出一种带公共储能接口的直流微电网互联变换器拓扑并设计基于下垂控制的功率协调控制策略和分散式经济优化运行策略,以到达平抑系统功率波动和实现经济调度的目的。本文首先提出一种由三端口变换器和全桥DC-DC变换器级联而成的直流微电网互联变换器,分析其拓扑结构和工作模态,同时对其实现两直流微电网间功率传输的原理进行分析。在此基础上,建立互联变换器损耗模型,并给出互联变换器扩展方案。在此基础上,为提高直流微电网互联系统的稳定性,设计基于下垂控制的互联变换器功率协调控制策略,该控制策略允许互联变换器的三个端口独立运行,以实现两直流微电网与公共储能间的潮流控制。针对公共储能端口,提出一种并行竞争控制策略,可以同时实现公共储能的恒功率控制和限压/限流充电控制,并利用仿真软件验证所提控制策略的有效性。在对互联变换器和功率协调控制策略研究的基础上,分析直流微电网互联系统各分布式发电机(Distributed Generator,DG)和公共储能的发电成本,设计基于等微增率原理的非线性动态下垂增益控制策略,该控制策略为分散式控制,不依赖优化算法和通信。进一步分别提出直流子微电网内部优化控制策略和两直流微电网与公共储能之间互动功率的优化控制策略。同时,在仿真软件中对所提经济优化控制策略的可行性和有效性进行验证。最后,搭建直流微电网互联变换器硬件实验平台,设计采样和驱动电路以及磁性元件参数,对互联变换器的基本工作模态进行验证,并通过公共储能接入前和接入后不同工况下的对比实验,验证所提基于下垂控制的互联变换器功率协调控制策略的可行性和有效性。
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