交直流混合微電網(wǎng)中雙向功率變換器控制策略及其應(yīng)用研究.pdf

1、隨著分布式能源的與日俱增，交直流混合微電網(wǎng)作為高效利用分布式能源的有效手段越來(lái)越受到關(guān)注，雙向功率變換器是交直流混合微電網(wǎng)中能量控制的核心，得到了廣泛的研究和利用。目前雙向功率變換器的控制策略通常采用變流器的傳統(tǒng)控制方法，如雙閉環(huán)、恒功率、V/F等，未考慮交直流混合微電網(wǎng)的特點(diǎn)。本文提出一種針對(duì)交直流混合微電網(wǎng)“源-源”特點(diǎn)的自治運(yùn)行控制策略，能夠?qū)崿F(xiàn)微電網(wǎng)的區(qū)域自治及雙向功率變換器的模塊化并聯(lián)，具有無(wú)需通信、即插即用等優(yōu)點(diǎn)。本文對(duì)基于

2、低壓微電網(wǎng)下垂特性的自治運(yùn)行控制策略、零序環(huán)流抑制方法及工程化關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了較為深入的研究和探討。主要內(nèi)容包括：
　　(1)研究了雙向功率變換器模型及雙閉環(huán)控制方法。建立了雙向功率變換器在不同坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型，利用該模型，針對(duì)交直流混合微電網(wǎng)特性，設(shè)計(jì)了雙向功率變換器雙閉環(huán)控制策略，并研究了該策略中控制器參數(shù)選取的理論依據(jù)，最后Matlab/Simulink中搭建仿真模型對(duì)所提控制方法進(jìn)行驗(yàn)證。該策略可以實(shí)現(xiàn)直流母線電壓穩(wěn)定，交

3、、直流兩側(cè)的能量雙向流動(dòng)，并對(duì)交流側(cè)功率因數(shù)進(jìn)行控制。
　　(2)提出一種雙向功率變換器的自治運(yùn)行控制策略，解決了低壓交直流混合微電網(wǎng)區(qū)域自治的問(wèn)題。通過(guò)分析低壓微電網(wǎng)功率傳輸特性，建立了功率平衡與母線電壓、頻率的關(guān)系，據(jù)此設(shè)計(jì)了自治運(yùn)行功率外環(huán)，通過(guò)理論推導(dǎo)分析，建立了自治運(yùn)行功率外與電流內(nèi)環(huán)的聯(lián)系，完成了單模塊自治運(yùn)行控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，最后在Matlab/Simulink中搭建仿真，對(duì)子網(wǎng)微源出力變化、負(fù)荷變化的潮流控制效果進(jìn)行

4、驗(yàn)證。該策略能夠控制交、直流子網(wǎng)母線電壓始終在允許范圍內(nèi)運(yùn)行，在保留交直流混合微電網(wǎng)配置靈活性的同時(shí)提高了微電網(wǎng)的運(yùn)行可靠性
　　(3)研究了多個(gè)雙向功率變換器并聯(lián)運(yùn)行時(shí)的零序環(huán)流抑制方法及模塊化自治運(yùn)行控制方案。通過(guò)分析多雙向功率變換器模塊直接并聯(lián)時(shí)的零序環(huán)流平均等效模型，提出一種零序環(huán)流抑制方法，解決了多變換器并聯(lián)時(shí)零序環(huán)流過(guò)大導(dǎo)致的電流波形畸變問(wèn)題。并基于平均等效模型，分析了零序電流與功率控制的關(guān)系，結(jié)合自治運(yùn)行策略，提出了

5、模塊化的自治運(yùn)行控制方案。最后在Matlab/Simulink中搭建仿真，對(duì)零序環(huán)流抑制效果及模塊化自治運(yùn)行控制方案的可行性進(jìn)行驗(yàn)證。該方案能夠有效抑制零序環(huán)流，減少電流波形畸變，實(shí)現(xiàn)雙向功率變換器的模塊化擴(kuò)展。
　　(4)研制了采用自治運(yùn)行策略的雙向功率變換器工程樣機(jī)。詳細(xì)設(shè)計(jì)了硬件主電路、控制電路及軟件控制系統(tǒng)并研究及設(shè)計(jì)了DSP程序詳細(xì)的運(yùn)行流程。在樣機(jī)的基礎(chǔ)上搭建了低壓交直流混合微電網(wǎng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，對(duì)文中所提出的控制策略進(jìn)行了