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基于改进预同步控制的微电网并网技术探讨

  • 论文价格:150
  • 用途: 硕士毕业论文 Master Thesis
  • 作者:上海论文网
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  • 论文字数:44525
  • 论文编号:
  • 日期:2025-05-03
  • 来源:上海论文网

电力论文哪里有?本文针对混合微电网在并网时刻由于存在电压差而产生的并网冲击问题,在改进传统预同步控制策略,提出了两种AC/DC换流器并网切换控制策略并进行仿真验证。

第一章  绪论

1.2  国内外技术研究现状

1.2.1  并网同步技术研究现状

在微电网从孤岛模式向并网模式切换期间,为了缓解闭合并网开关时可能引发的瞬态波动,需要先执行预同步操作[8]。这涉及到对接入大型电网前的微电网侧与电网侧电压进行精准匹配,确保它们具有相同的幅值、频率和相位。此外,由于双向变换器在不同的运行模式下遵循不同的控制策略,这就要求在切换过程中双向换流器控制策略的优化衔接,并且要确保预同步控制与各工作模式下的控制策略能够有效地协同工作[9]。

为了同步并网开关两端的电压信息,需要测量并记录这两端的电压幅度和相位。通常,为了获得这些电压信息,采用了锁相环[10-13](Phase-Locked Loop,PLL)技术。除此之外,还有其他技术,如锁频环[14-16](Frequency-Locked Loop,FLL)和正弦波锁定器[17,18](Sinusoid-Locked Loop,SLL),也被用于执行类似的功能。

锁相环技术,依据自动控制理念,使输出信号的频率自动匹配输入信号,以便收集到电压的相位和频率信息[19]。在趋于理想状态下,与同步旋转坐标系相结合的锁相环(Synchronous Rotating Frame Phase-Locked Loop,SRF-PLL)是对电压频率和相位进行检测的理想选择[20]。然而,实际的大型电力系统通常面对电压不均衡和谐波污染等非理想状态,这些情况下SRF-PLL由于没有考虑到负序分量,可能会使得检测结果中夹杂谐波,影响精确度。鉴于此,逐渐出现了针对这些非理想状态的一系列先进PLL技术,包括双二阶广义积分器PLL[21-23](DSOGI-PLL)、多复系数滤波器PLL[24,25](MCCF-PLL)和解耦的双同步参考坐标PLL[26](DDSRF-PLL)等等。这些技术是通过区分正负序分量来准确获取电压的相位、频率和幅度信息。

第三章  交直流微网AC/DC换流器控制策略

3.1  双向换流器数学建模及控制器设计

3.1.1  双向换流器电路结构及数学模型

AC/DC双向换流器与直流微电网系统相连的电路结构如图3-1所示。在这个结构中,双向换流器使用三相电压源型换流器连接到直流系统,直流总线电压由mcu表示,而mci表示流经直流总线的输出电流。双向换流器桥臂的中点电压用(1,2,3)iu i=表示,电感电流用(1,2,3)ii i=表示,流入交流微网的相电流用(4,5,6)ii i=标识,而交流总线的相电压用(4,5,6)iu i=表示,中性点为O点变换器使用6个功率半导体器件IGBT,标记为S1~S6。

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第五章  三相负载不平衡状态AC/DC换流器并网切换控制

5.1  负载不平衡条件下换流器数学模型

因为不平衡负荷被引入到电力系统中,所以需要重新评估换流器的数学模型,特别是对于其所引起的电压的不均衡情况。依据瞬时对称分量的原理,如果存在三相电压的不均匀分布,我们可以将其解析成三个对应的三相等效成分,也就是正序、负序及零序部分。然而,鉴于本章节讨论的是一种三相三线的转换设备,并没有包含中性线,因而不会受到零序影响,我们将其视为非同步状态下的电压变化。

当三相不平衡电压出现时,正序矢量Vzx以角速度ω逆时针旋转,负序旋转矢量Vfx以角速度ω顺时针旋转,为了分解旋转矢量,需要使用正负序双dq旋转坐标系,将正序矢量Vzx转换到正序dq旋转坐标系中,将负序矢量Vfx转到负序dq旋转坐标系中。在正序dq旋转坐标系中,d轴与α轴之间的夹角为θ=ωt,d、q轴跟随正序矢量Vzx以相同角速度ω逆时针旋转;在负序dq旋转坐标系中,d轴与α轴之间的夹角为-θ=ωt,d、q轴跟随负序矢量Vfx以相同角速度ω顺时针旋转。

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5.2  基于二阶广义积分器的正负序分离算法

5.2.1  正负序分离原理

如5.1节所述,对换流器的精确控制如果想要在双dq旋转坐标系上达到控制目标,需要用到前文的方法来提取到正负序分量。对电压V分解需要的分量,不平衡电压的正序分量V456,zx和负序分量V456,fx可表示为:

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第六章  结论与展望

交直流混合微电网采用传统预同步控制进行并网时会产生冲击电流,会引起电网运行的不稳定性,同时也可能会干扰交直流混合微电网交流模块中设备的正常运转,造成微网故障,针对这个问题,通过改进传统预同步控制,设计了两种AC/DC换流器并网切换控制策略,达到平滑无冲击并网的目标。并在Matlab/Simulink中对设计的两种并网切换控制策略在不同工况下仿真验证。内容总结如下:

总结了交直流混合微电网的系统拓扑结构和各子模块控制策略,并对光伏、储能、DC/DC换流器、双向AC/DC换流器等各个模块逐个进行运行特性分析,并构建了双向AC/DC换流器在三种不同坐标系下的数学模型,同时对交直流混合微电网中直流模块和交流模块的输出特性进行深入研究。根据建立的AC/DC双向换流器的数学模型和交/直流子模块输出特性特点,提出了微电网在离网模式和并网模式下的双向AC/DC换流器控制策略,使得换流器可以实现微电网内部不同子模块功率的双向流动,以及能够顺利接入大电网以达到并网的要求。并且在Matlab/Simulink中搭建模型进行验证。

传统预同步控制并网时刻,输入大电网的电流波动比较大,有时还会有较大的冲击性,对采用传统预同步控制的并网切换暂态过程进行了研究,说明了并网切换瞬间产生冲击电流的原因,针对此问题,提出实现平滑并网所需要的条件,在传统预同步控制为基础上提出改进的预同步方法,利用坐标同步法消除d、q轴电压偏差,实现电压幅值和相位同步。

参考文献(略)

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