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    考慮恒功率負載特性的儲能變流器控制策略優化研究

    孫曉溪  
    【摘要】:儲能單元解決了分布式電源的間歇性供電問題,是微電網系統不可或缺的一部分。儲能單元中,儲能變流器的作用極其關鍵,能夠控制蓄電池充放電過程,變換交流和直流能量,同時保證蓄電池安全穩定運行,因此研究儲能變流器控制策略具有重要意義。而微電網中,連接交流母線的絕大部分電動機負載和變換器負載由于受到閉環控制,具有負阻抗特性,可視為交流恒功率負載,在擾動時等效為正反饋,會放大擾動信號,嚴重危害微電網系統的穩定性。若恰當控制儲能單元,可抑制恒功率負載的負阻抗特性,增強系統的穩定性。但是目前對儲能變流器的研究多集中于對系統拓撲和控制策略方面,并未將儲能變流器控制策略與交流恒功率負載相聯系。本文提出了雙向儲能變流器穩定控制策略,同時考慮了交流恒功率負載的動態性能,以增強微電網系統的穩定性。首先,根據儲能單元充放電狀態將儲能變流器分別進行等效,考慮微電網在孤島和并網兩種模式下不同的控制策略,應用abc-dq坐標變換分別建立微電網系統中的非線性模型。接著,應用混合勢函數方法,分別在孤島和并網兩種模式下建立微電網系統在儲能單元充放電狀態的混合勢函數大信號模型。最后,根據根穩定性定理,分別得到儲能變流器穩定控制策略。孤島模式的儲能變流器穩定控制策略給出了儲能DC/AC變換器電流環比例系數k_(ip1)、儲能DC/DC變換器電壓環比例系數k_p、穩壓電容、濾波參數和交流恒功率負載功率P之間的關系,并網模式的儲能變流器穩定控制策略給出了儲能DC/AC變換器電流環比例系數k_(ip2)、儲能DC/AC變換器電壓環比例系數k_(vp)、穩壓電容、濾波參數和交流恒功率負載功率P之間的關系。得到的穩定控制策略為微電網中儲能變流器控制策略優化設計提供了理論依據。為驗證所得穩定控制策略的正確性,應用固緯電子實驗平臺和simulink仿真模型,對所得的儲能變流器穩定控制策略進行實驗及仿真驗證。實驗和仿真結果皆表明,符合儲能變流器穩定控制策略的系統受到大擾動后,能夠繼續平穩運行;反之,不滿足儲能變流器穩定控制策略的系統在大擾動后,不能繼續平穩運行。由此證明本文提出的儲能變流器穩定控制策略是正確的。


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