多源低压微电网建模及控制方法的研究

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对微电网的建模仿真研究是研究微电网系统能否稳定运行的一个重要方法。本文分析建立微电网系统三种分布式微源以及三种逆变器主要的运行控制方法的数学和仿真模型,然后基于三种微源建立低压微电网模型并进行算例仿真验证。  本文首先总结国内外微电网研究状况,并对典型的试点工程进行介绍,随后概述微网的相关理论基础,分析归纳其典型结构特征、元件的基本特性。  其次,根据微型燃气轮机的基本原理建立其子模块的模型,随后在PSCAD中搭建其整体仿真模型。又基于固体氧化物燃料电池(SOFC)的反应机理,综合考虑SOFC运行过程中电池温度、气压的变化和极化损耗,建立SOFC的短时、中时和长时三种数学模型,并搭建SOFC的短时简化PSCAD仿真模型。又由风力发电技术和电机学的基本知识原理,分别建立风速、空气动力、轴系模块以及永磁同步发电机模块的模型,在此模型基础上,建立恒速恒频的小型直驱永磁同步风力机仿真模型。  然后,先阐述主从、平等、综合、分层四种微电网整体的控制方法,并在分析构建dqO坐标系下三相电压型逆变器数学模型的基础上,推导建立基于同步旋转坐标系下的功率定值法、电压频率定值法以及下垂法三种逆变器控制方法的PSCAD仿真模型,随后阐述SPWM控制方法以及设计LC滤波器。  最后,将上述分布式微源模型接入参考欧盟低压配网结构搭建的10kV/0.4kV的PSCAD微网模型,形成多源的低压微网仿真模型。并设计相应元件参数,结合选用的主从控制方法和P/Q、V/f控制法,对该微电网模型进行并网、离网、切换三种状态下的稳态算例仿真,仿真结果验证本文搭建的模型和选用的控制方法的可行有效。
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