船舶直流微电网多储能变换器并联稳定控制策略研究

来源 :大连海事大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:Tianzhh
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船舶直流微电网由于其更便于新能源发电的接入,目前得到了广泛关注。在船舶微电网中,大多数分布式发电单元都是通过电力电子变换器连接到公共母线上。由于电力电子变换器缺少惯性和阻尼,从而令微电网呈现出“低惯量”、“弱阻尼”的特点,在外部扰动下直流母线电压的稳定性会受到较大影响;此外,船舶微电网实际运行中,线路阻抗的差异必然导致储能变换器输出电流分配不均,长期运行会影响变换器使用寿命和稳定性。针对以上问题,本文以船舶直流微电网中多台储能变换器为研究对象,主要研究工作如下:首先,针对负载功率突变以及电源故障引起的母线电压大幅波动问题,提出了一种基于参数自适应的虚拟直流发电机(Virtual DC Generator,VDCG)控制策略,利用VDCG控制模拟直流电机的外特性,从而为系统提供额外的惯性和阻尼支撑,抑制母线电压波动。在此基础上,设计了惯性系数和阻尼系数的自适应调节方法,相比采用固定参数的传统VDCG控制,所提控制策略能够明显改善系统的动态特性。其次,针对线路阻抗差异造成的变换器输出电流分配不均的问题,提出了一种基于新型虚拟直流发电机的无通信并联均流控制策略。通过设计一种新型的VDCG控制结构,使其具备传统VDCG控制中没有的下垂特性,利用下垂特性中的虚拟阻抗调节负载电流分配,并针对虚拟阻抗设计了一种参数自适应调整方法,使其在实现精确负载电流分配的同时,不会引起母线电压明显跌落。且所提自适应虚拟阻抗控制在一定范围内无需变换器之间进行相互通信,降低了系统通讯压力。最后,对所设计的两种控制策略进行硬件在环(Hardware-In-the-Loop,HIL)实验验证,实验结果表明基于参数自适应的虚拟直流发电机控制策略在有效抑制母线电压波动的同时,明显地改善了系统的动态响应特性;而基于新型虚拟直流发电机的无通信并联均流控制策略不仅能够抑制母线电压波动,还能实现精确的变换器输出电流比例分配且不引起母线电压明显跌落。
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