交直流混合微電網(wǎng)中雙向acdc功率變換器控制策略研究

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1、萬方數(shù)據(jù)聲明本人鄭重聲明：所呈交的學(xué)位論文，是本人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不包含其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果。對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本聲明的法律責(zé)任由本人承擔(dān)。論文作者簽名：二咎彳tL日期：一關(guān)于學(xué)位論文使用權(quán)的說明本人完全了解太原理工大學(xué)有關(guān)保管、使用學(xué)位論文的規(guī)定，其中包括：①學(xué)校有權(quán)保管、并向有關(guān)部門送交學(xué)位論文的原件與復(fù)印件：②學(xué)?？梢圆捎糜坝　⒖s印或其它復(fù)制手段復(fù)制并保存學(xué)位論文；⑧學(xué)?？稍试S學(xué)位論文被查閱或借閱；④學(xué)?？梢詫W(xué)術(shù)

2、交流為目的，復(fù)制贈送和交換學(xué)位論文；⑤學(xué)?？梢怨紝W(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容(保密學(xué)位論文在解密后遵守此規(guī)定)。簽名：劍魚易——日期：毖!乏』羔翮簽名：二}膨隰Ⅻ易．萬方數(shù)據(jù)太原理工大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文交直流混合微電網(wǎng)中雙向AC／DC功率變換器控制策略研究摘要隨著能源需求和環(huán)境問題日益嚴(yán)峻，加快新能源建設(shè)及供給成為了各國經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)展的重要目標(biāo)之一。中國作為世界上最大的發(fā)展中國家，其能源的生產(chǎn)和消費(fèi)都居世界前三。能源供應(yīng)的持續(xù)增長，為我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供了重要支撐。隨著對環(huán)境要求的逐步提高，主要以火力發(fā)電為主的電力系統(tǒng)面臨巨大考驗(yàn)，急需大力發(fā)展以光伏、

3、風(fēng)能等為主的新能源供電系統(tǒng)。自歐美首先提出應(yīng)發(fā)展能源供給多樣化、環(huán)境污染小、可滿足用戶的個性電力需求的微電網(wǎng)以來，分布式發(fā)電及微電網(wǎng)的研究成為了國內(nèi)外學(xué)者關(guān)心的核心課題之一。本文在分析了交流微電網(wǎng)和直流微電網(wǎng)的優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上搭建了交直流混合微電網(wǎng)模型，針對交直流混合微電網(wǎng)內(nèi)部的連接樞紐一一雙向AC／DC功率變換器，提出一種合適的控制方式，保障微電網(wǎng)在任何運(yùn)行狀態(tài)下均能保證微電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行，提高了微電網(wǎng)的運(yùn)行可靠性。本文的主要工作集中在以下幾個方面：(1)針對獨(dú)立的交流微電網(wǎng)和直流微電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中存在的不足，本文采用了一個含光伏、風(fēng)電、儲能裝置等分

4、布式電源，微型燃?xì)廨啓C(jī)等小型的傳統(tǒng)電源，電動汽車充電站及負(fù)荷的交直流混合微電網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)模型。交直流混合微電網(wǎng)兼具交流微電網(wǎng)和直流微電網(wǎng)兩種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(分布式電源即插即用、微電網(wǎng)自身可調(diào)節(jié)功率平衡、控制系統(tǒng)中不需要使T萬方數(shù)據(jù)———————————————三墮墨三查蘭堡圭嬰壅圭堂堡笙奎．一用通信系統(tǒng)等)；改進(jìn)了單種供電形式微電網(wǎng)的不足，如：本地負(fù)荷受限條件(由于分布式發(fā)電容量有限，限制了微電網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)部允許接入負(fù)荷的最大功率)，提高了新能源利用率；采用多源供電，提高了系統(tǒng)的瞬態(tài)響應(yīng)及可靠性等。(2)針對本文搭建的交直流混合微電網(wǎng)模型，詳細(xì)分析了

5、其運(yùn)行機(jī)制，并在微電網(wǎng)能量管理的基礎(chǔ)上設(shè)計了雙向AC／DC功率變換器的運(yùn)行控制目標(biāo)?；旌衔㈦娋W(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行時，通過PCC(PoimofCommonCoupling)點(diǎn)與大電網(wǎng)相連，在必要時進(jìn)行能量交換，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行；孤島運(yùn)行時，交直流混合微電網(wǎng)既可以運(yùn)行于單獨(dú)的交流微電網(wǎng)和直流微電網(wǎng)，分別保證自身穩(wěn)定運(yùn)行，必要時也可通過雙向AC／DC功率變換器交互能量，保證交直流混合微電網(wǎng)內(nèi)部的重要負(fù)荷正常運(yùn)行。(3)針對交直流混合微電網(wǎng)中維持功率平衡，保證微電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行的雙向AC／DC功率變換器，提出了一種新的控制策略。該控制方案綜合考慮了直流微電網(wǎng)和交流微

6、電網(wǎng)的功率平衡狀態(tài)及運(yùn)行模式，通過檢測交流微電網(wǎng)頻率和直流微電網(wǎng)母線電壓瞬時值，并通過調(diào)節(jié)PWM(PulseWidthModulation)波形控制AC／DC功率變換器的開關(guān)信號，確定雙向AC／DC功率變換器的工作模式(整流、逆變、停止)，以維持交直流混合微電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行。(4)為驗(yàn)證本文所提出的控制方案正確可行，本文還在Matlab／Simulink平臺搭建了相應(yīng)的交直流混合微電網(wǎng)系統(tǒng)模型。并通過dSPACEl104、dSPACEl006驗(yàn)證了本文所提出的部分控制策略，并與Matlab仿真結(jié)果進(jìn)行比較分析。其中包括：交直流混合微電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行實(shí)驗(yàn)

7、、交II萬方數(shù)據(jù)太原理工大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文直流混合微電網(wǎng)孤島運(yùn)行試驗(yàn)。(5)針對電力電子裝置頻繁開關(guān)動作會給電網(wǎng)帶來大量的諧波，嚴(yán)重影響微電網(wǎng)的電能質(zhì)量及運(yùn)行穩(wěn)定性，本文還設(shè)計了雙向AC／DC功率變換器的輸出濾波裝置，抑制電力電子開關(guān)動作引起的大量諧波，提高系統(tǒng)的電能質(zhì)量，保證微電網(wǎng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。研究表明，雙向AC／DC功率變換器采用本文所設(shè)計的改進(jìn)下垂控制系統(tǒng)后，可以實(shí)現(xiàn)只使用一套控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)不同工作模式下的控制目標(biāo)，避免了由于微電網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行模式切換而導(dǎo)致的雙向AC／DC功率變換器運(yùn)行控制系統(tǒng)切換。雙向AC／DC功率變換器的正確工作可以有效

8、提高交直流混合微電網(wǎng)系統(tǒng)的電能質(zhì)量，不僅可以保證交流微電網(wǎng)和直流微電網(wǎng)的運(yùn)行穩(wěn)定性，還可以縮小直流母線電壓和交流頻率的變化范圍。同時，本