基于光伏发电的低压微电网电能质量控制策略研究

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能源互联网是工业革命中的重要组成部分,作为能源互联网核心的光伏微电网也扮演着重要的角色。光伏微网的大量研发使用,使得供电的可靠性和灵活性得到了大幅度的提升,同时环境问题得到了很大程度的改善。最近几年来光伏微网的发展受到了国内外学者的的广泛重视。但是微电网距离用户侧端的距离较短,属于配电网络,电压等级低、装机容量也比较小,系统和负荷的扰动会对微电网的稳定运行带来极大的影响,因此需要运用合理的控制策略调节逆变器的运行达到微电网稳定运行的目的,最终为用户提供优质的电能。新能源的有效利用需要高度精准的控制策略,为了实现光伏微网的最优化经济调度,就必须保证优良的电能质量。因此,深入研究应用在光伏微网中的的电能质量控制策略意义深远。本文通过研究微电网的基本控制策略,提出改进型下垂控制算法的电能质量控制策略。PQ控制策略适用于微电网的并网运行时功率的控制,V/f控制适用于微电网孤岛运行时功率的控制,但是这两种控制方法只是在单一情况下控制效果较好,并不能适用于任何情况。实际微电网并网运行的状况无法预测,电能质量也会受到多种因素的影响。由于电阻和电感的比值会给常规下垂控制策略带来扰动影响,所以本文在常规下垂控制算法的基础上加入阻感系数比值,提出了改进型下垂控制算法的电能质量控制策略。其次,通过研究传统电压电流双闭环中(proportional integral,PI)控制算法,发现PI控制算法只可实现对直流量的零稳态误差控制,换言之,在直流频率处PI控制输出的增益值为无限大。然而在交流量处的控制不能达到的零稳态误差,也就是说在ω0处的增益不能达到无穷大。因此,本文提出了基于比例复数积分(proportional complex integral,PCI)控制算法的电压电流双闭环控制策略,该方法表现出良好的控制效果,能够同时实现对交流量和直流量零稳态误差控制。最后,以Matlab/Simulink为实验平台,搭建两台逆变器模型,对提出的基于PCI控制算法和改进型下垂控制算法相结合的电能质量控制方法进行仿真分析,使本文提出的控制算法的可行性得到验证。
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