交直流混合微電網中雙向AC-DC功率變換器控制策略研究.pdf

1、隨著能源需求和環(huán)境問題日益嚴峻，加快新能源建設及供給成為了各國經濟建設發(fā)展的重要目標之一。中國作為世界上最大的發(fā)展中國家，其能源的生產和消費都居世界前三。能源供應的持續(xù)增長，為我國經濟發(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，急需大力發(fā)展以光伏、風能等為主的新能源供電系統(tǒng)。
　　自歐美首先提出應發(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以來，分布式發(fā)電及微電網的研

2、究成為了國內外學者關心的核心課題之一。
　　本文在分析了交流微電網和直流微電網的優(yōu)缺點的基礎上搭建了交直流混合微電網模型，針對交直流混合微電網內部的連接樞紐——雙向AC/DC功率變換器，提出一種合適的控制方式，保障微電網在任何運行狀態(tài)下均能保證微電網的穩(wěn)定運行，提高了微電網的運行可靠性。
　　本文的主要工作集中在以下幾個方面:
　　(1)針對獨立的交流微電網和直流微電網拓撲結構中存在的不足，本文采用了一個含光伏、風電、

3、儲能裝置等分布式電源，微型燃氣輪機等小型的傳統(tǒng)電源，電動汽車充電站及負荷的交直流混合微電網的拓撲結構模型。交直流混合微電網兼具交流微電網和直流微電網兩種拓撲結構的優(yōu)勢（分布式電源即插即用、微電網自身可調節(jié)功率平衡、控制系統(tǒng)中不需要使用通信系統(tǒng)等）;改進了單種供電形式微電網的不足，如:本地負荷受限條件（由于分布式發(fā)電容量有限，限制了微電網系統(tǒng)內部允許接入負荷的最大功率），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)響應及可靠性等。<

4、br>　　(2)針對本文搭建的交直流混合微電網模型，詳細分析了其運行機制，并在微電網能量管理的基礎上設計了雙向AC/DC功率變換器的運行控制目標?；旌衔㈦娋W并網運行時，通過PCC(Point of Common Coupling)點與大電網相連，在必要時進行能量交換，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運行;孤島運行時，交直流混合微電網既可以運行于單獨的交流微電網和直流微電網，分別保證自身穩(wěn)定運行，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

5、合微電網內部的重要負荷正常運行。
　　(3)針對交直流混合微電網中維持功率平衡，保證微電網穩(wěn)定運行的雙向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和交流微電網的功率平衡狀態(tài)及運行模式，通過檢測交流微電網頻率和直流微電網母線電壓瞬時值，并通過調節(jié)PWM(Pulse WidthModulation)波形控制AC/DC功率變換器的開關信號，確定雙向AC/DC功率變換器的工作模式（整流、逆變、停止），以維

6、持交直流混合微電網的穩(wěn)定運行。
　　(4)為驗證本文所提出的控制方案正確可行，本文還在Matlab/Simulink平臺搭建了相應的交直流混合微電網系統(tǒng)模型。并通過dSPACE1104、dSPACE1006驗證了本文所提出的部分控制策略，并與Matlab仿真結果進行比較分析。其中包括:交直流混合微電網并網運行實驗、交直流混合微電網孤島運行試驗。
　　(5)針對電力電子裝置頻繁開關動作會給電網帶來大量的諧波，嚴重影響微電網的電

7、能質量及運行穩(wěn)定性，本文還設計了雙向AC/DC功率變換器的輸出濾波裝置，抑制電力電子開關動作引起的大量諧波，提高系統(tǒng)的電能質量，保證微電網系統(tǒng)穩(wěn)定運行。
　　研究表明，雙向AC/DC功率變換器采用本文所設計的改進下垂控制系統(tǒng)后，可以實現(xiàn)只使用一套控制系統(tǒng)實現(xiàn)不同工作模式下的控制目標，避免了由于微電網系統(tǒng)運行模式切換而導致的雙向AC/DC功率變換器運行控制系統(tǒng)切換。雙向AC/DC功率變換器的正確工作可以有效提高交直流混合微電網系統(tǒng)的