关键词：
变流器并联
微网
开关环流
虚拟振荡器
多智能体系统
一致性算法
功率经济分配
下垂控制
摘要：
目前,在分布式新能源产业迅猛发展的背景下,微网作为智能电网的重要组成部分,能够为分布式能源提供良好的接口,其控制与优化已经成为电网研究的一个重要方向。变流器作为微源与微网的接口,其运行与控制已经成为微网系统工作的关键因素。本文在现阶段国内外变流器与微网控制研究的基础上,针对变流器在微网分层控制中的相关问题进行了深入研究。本文以变流器控制为研究对象,讨论了微网一次控制中的开关环流问题,以及三次控制中的功率最优化分配问题,针对性地提出了一系列控制算法,有效地提高了微网的运行性能。首先,本文提出了一种基于虚拟振荡器的并联逆变器载波同步方案。该方案基于数字式虚拟振荡器。虚拟振荡器通过变流器之间的电路联系互相耦合,使得不同变流器之间的振荡器能够逐渐同步。而变流器的载波是通过振荡器产生的,从而该算法能够保证不同变流器之间的载波同步,起到抑制开关环流的作用。与传统的开关环流抑制算法相比,该算法不需要额外硬件电路与通信,节省投资,使用灵活。本文以三相逆变器并联系统为例,分析了开关环流的数学模型,提出了载波同步方案,给出了控制器的参数设计算法。最后,通过实验验证了算法的有效性。其次,本文提出了一种基于多智能体系统的孤立交流微网功率经济分配算法。该算法结合下垂控制与多智能体一致性理论,通过下垂控制实现电网功率平衡,并使用基于一致性理论的功率控制器对各个电源的输出情况进行协调控制,最终达到微网功率经济分配。首先,该算法基于点对点通信,实现了实时完全分布式控制,无需中央控制器进行协调。其次,该算法利用下垂控制特性,无需收集负载与新能源功率信息,减少了通信系统规模,提高了系统可靠性。本文给出了该系统的动态模型,基于该模型,分析了算法稳态与动态性能。最后本文通过实验验证了算法的正确性。最后,基于多智能体一致性算法,并结合已有的分布式控制方案,本文提出了一种完全分布式的直流微网分层控制方案。该方案使用下垂控制作为一次控制,维持微网母线电压与功率平衡;使用阻抗补偿控制作为二次控制,用于补偿微网线路阻抗造成的压降;使用微网功率经济分配算法作为三次控制,来合理分配微源之间的输出功率,优化微网运行。该方案能够实现微网的分层控制,且无需中央控制器以及负载的功率信息,减少了系统通信规模,提高了动态响应,能够实时完成微网功率最优分配。文中在分析方案系统模型的基础上,提出了相应的参数设计方案,并使用微网系统模型验证了方案与参数设计算法的有效性。
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