风电微网建模及其频率控制研究

【摘要】：随着人类环境的不断恶化,全球性能源问题日趋严峻,一些清洁、廉价、无污染的新能源的开发利用越来越多地受到人们的重视。如何将新能源转化为人类所需电能并使之与传统电网并联是开发利用新能源的关键所在。将分布式电源与用电负荷整合,形成既可孤岛运行也可并网运行的可控微网,这样即可大大缓解人类遇到的能源问题。目前,微网的发展已成为电网发展的新方向。微网具有两种运行模式:孤岛运行模式以及并网运行模式。并网运行时,微网接受来自大电网的频率与电压支持,其运行控制相对简单。孤岛运行时,由于失去了大电网的支持,维持其自身频率电压稳定成为微网安全可靠运行的关键。本文针对风电微网孤岛运行模式时微网的频率控制问题进行了研究,主要内容如下:(1)对风电微网中的三种微电源进行建模。分析总结了风力发电机、柴油发电机以及蓄电池的工作原理与结构组成,利用DIgSILENT/Power Factory软件对这三种电源进行建模与参数调整,为搭建微网整体模型奠定了基础(2)分析了微电源接口逆变器基本控制方法以及微网整体控制策略,对比并总结了不同微网控制策略的实现方法、优缺点及其使用范围。由于微网存在自身容量小、惯性弱的缺点,其频率抗扰动能力弱,为此本文提出了微电源的虚拟惯性控制策略。针对本文所搭建的风电微网模型,提出了风电微网孤岛运行时的分层频率控制策略。(3)在DIgSILENT/Power Factory仿真平台上构建微网整体模型,设计仿真算例,验证微电源虚拟惯性控制策略在抑制频率振荡方面的有效性。同时还验证了风电微网孤岛运行时分层频率控制策略的可靠性。 【关键词】：微网 风电 虚拟惯性控制 分层控制
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM614
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 绪论9-14
• 1.1 课题背景及意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-11
• 1.3 微网相关概念与控制策略11-13
• 1.3.1 微网相关概念11-12
• 1.3.2 微网控制12-13
• 1.4 论文研究内容与方法13-14
• 第2章 风电微网的建模14-23
• 2.1 分布式电源分类14-15
• 2.2 风电微网中微电源建模与仿真15-22
• 2.2.1 风力发电系统15-18
• 2.2.2 柴油发电机系统18-20
• 2.2.3 蓄电池储能系统20-22
• 2.3 小结22-23
• 第3章 微网控制策略23-37
• 3.1 微网基本结构23-24
• 3.2 风电微网控制中的主要问题24-25
• 3.3 逆变器控制基本原理——PWM原理25-27
• 3.4 分布式电源接口逆变器控制方法27-34
• 3.4.1 下垂控制策略28-29
• 3.4.2 虚拟惯性控制策略29-32
• 3.4.3 恒功率控制策略32-33
• 3.4.4 恒压恒频控制策略33-34
• 3.5 微网整体基本控制策略34-36
• 3.5.1 主从控制34-35
• 3.5.2 对等控制35
• 3.5.3 分层控制35-36
• 3.6 小结36-37
• 第4章 风电微网控制策略仿真37-44
• 4.1 虚拟惯性频率控制策略仿真37-40
• 4.1.1 单台微电源时的虚拟惯性频率控制策略仿真37-39
• 4.1.2 多台微电源并联运行时的虚拟惯性频率控制策略仿真39-40
• 4.2 微网分层控制策略仿真40-43
• 4.3 本章小结43-44
• 第5章 结论与展望44-45
• 5.1 结论44
• 5.2 展望44-45
• 参考文献45-49
• 致谢49

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