微电网离网与并网运行下控制策略的研究

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随着化石燃料的日趋匮乏和越来越突出的环保问题,为降低不可再生能源消耗,微电网应运而生。现如今我国重要的可再生能源发电包括风能和太阳能发电。微电网的运行模式分为离网和并网,离网型微网解决偏远地区的供电问题,而并网型微网为供能安全增添保障。本文对微电网在离网和并网两种不同运行状态下的控制策略进行研究。在微电网离网运行时提高可再生能源发电的稳定性和工作效率;在微电网并网运行时减小耦合点处扰动不平衡电压对电网电流质量的影响并完成负载补偿。(1)针对微电网离网运行时的不稳定性,提出了风光储系统的联合控制策略,利用工作模式转化控制器控制风光发电系统的功率跟踪和储能系统的充放电。(2)针对可再生能源发电利用率低,在风光发电系统中提出了最大功率跟踪控制(Maximum Power Point Tracking,MPPT)采用模糊逻辑控制器(Fuzzy Logic Controller,FLC)与扰动观察法(Perturb and Observe Method,P&O)相结合的控制算法;负载功率跟踪控制(Load Power Tracking Control,LPTC)采用基于功率平衡梯度电压迭代计算的方法。储能系统采用基于充放电状态(Sate of Charge,SOC)与大功率瞬时充放电情况下的控制策略。(3)针对单级三相光伏并网耦合点电压的扰动和不平衡提出了基于生成参考、信号的控制策略,该控制策略先输出参考电流再输出参考电压。参考电流的输出控制采用结合扩展卡尔曼滤波器(Extended Kalman Filter,EKF)和谐波电流检测算法(Fryze-Buchholz-Dpenbrock,FBD),其中EKF用来输出耦合点电压的正序分量。最后再通过无差拍电流控制器输出参考电压信号控制逆变器从而完成对整个并网系统的控制。最后搭建仿真模型,在离网运行时验证了所提MPPT算法的优越性以及在风速、光照强度突变和负载随机变化的情况下,风光储系统能迅速产生响应,三个子系统的输出功率达到动态平衡;在并网运行时验证EKF算法的可行性,并在耦合点电压平衡和不平衡两种情况下观察电网电能的质量并完成对负载的补偿。
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