【正文】 布式電源與可再生能源的大規(guī)模接入以及傳統(tǒng)電網(wǎng)向智能電網(wǎng)的初步過渡做積極準備。歐洲互聯(lián)電網(wǎng)中的電源大體上靠近負荷，比較容易形成多個微電網(wǎng)，所以歐洲微電網(wǎng)的研究更多關(guān)注于多個微電網(wǎng)的互聯(lián)問題。另一方面，我國“十一五”規(guī)劃綱要提出了建成50W風(fēng)電的發(fā)展目標，在不久的將來將有風(fēng)電和光伏等DERs不斷接入電網(wǎng)?？刂茊栴}也正是微電網(wǎng)研究中的一個難點問題。 微電網(wǎng)的保護微電網(wǎng)的保護問題與傳統(tǒng)保護有著極大不同，典型表現(xiàn)有：1)潮流的雙向流通；2)微電網(wǎng)在并網(wǎng)運行與獨立運行種工況下，短路電流大小不同且差異很大。該方法以超過一定閾值的零序電流分量和負序電流分量作為主保護的啟動值，將傳統(tǒng)的過電流保護與之結(jié)合可取得良好的效果。目前已重新修改了分布式電源的入網(wǎng)標準。加快對這些電源的技術(shù)研究、降低其成本也是增強微電網(wǎng)競爭力、推動其發(fā)展的有力因素。當(dāng)大電網(wǎng)出現(xiàn)電壓驟升、驟降、不平衡和諧波等電能質(zhì)量問題或有計劃檢修時，微電網(wǎng)轉(zhuǎn)入孤島運行模式，此時的電壓和頻率由內(nèi)部MS負責(zé)調(diào)節(jié)。過渡過程是兩種模式間轉(zhuǎn)換的橋梁和紐帶，過渡過程中電能質(zhì)量的優(yōu)劣將直接影響到網(wǎng)內(nèi)重要負荷的安全運行，是微電網(wǎng)系統(tǒng)能否實現(xiàn)靈活運行，提供定制電力服務(wù)的重要標志。2)微源配置對控制方法的影響 在不同的微電網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)下，微源可以采用不同的輸出濾波器結(jié)構(gòu)(L、LC或LCL)，不同的濾波器結(jié)構(gòu)也會對微源的控制方法的選取產(chǎn)生影響。當(dāng)微電網(wǎng)完全解列時，微源和負荷一對一單獨供電，工作在VS方式。 微電網(wǎng)基本控制策略 目前已有三類經(jīng)典的微電網(wǎng)控制方法1)基于電力電子技術(shù)的“即插即用”與“對等’’的控制思想 該方法根據(jù)微電網(wǎng)控制要求，靈活選擇與傳統(tǒng)發(fā)電機相類似的下垂特性曲線進行控制，將系統(tǒng)的不平衡功率動態(tài)分配給各機組承擔(dān)，具有簡單、可靠、易于實現(xiàn)的特點。另外，針對微電網(wǎng)中對無功的不同需求，功率管理系統(tǒng)采用了多種控制方法，從而大大增加了控制的靈活性并提高了控制性能。但目前多代理技術(shù)在微電網(wǎng)中的應(yīng)用多集中于協(xié)調(diào)市場交易、對能量進行管理方面，還未深入到對微電網(wǎng)中的頻率、電壓等進行控制的層面。但是有聯(lián)絡(luò)線并聯(lián)模式也存在著非常明顯的缺點，比如并聯(lián)單元的地理位置受到限制，電磁干擾嚴重，冗余性不佳等等，這些都不適合應(yīng)用在分布式發(fā)電系統(tǒng)中。輸出有功功率大的逆變電源，通過頻率下垂特性減小其輸出頻率，從而減少其有功功率輸出；輸出有功功率小的逆變電源，通過頻率下垂特性增大其輸出頻率，從而增加其有功功率輸出。逆變器1輸出阻抗與連線阻抗之和為；逆變器2輸出阻抗與連線阻抗之和為；，為等效電阻；，為等效感抗；和分別為逆變器2的空載輸出電壓；U為并聯(lián)交流母線電壓,為各個逆變器模塊的輸出電壓與母線電壓的相角差。因此大部分逆變器無連線并聯(lián)控制采用傳統(tǒng)的下垂法。圖中f、P 分別為微電網(wǎng)母線頻率與微電源逆變器輸出的有功功率。、 分別為微電網(wǎng)穩(wěn)定運行時，微電網(wǎng)母線的額定電壓幅值與微電源輸出的無功功率；微電網(wǎng)母線電壓幅值波動的限值分別為 與，與之相對應(yīng)的微電源輸出無功功率分別為 與－。在微電網(wǎng)內(nèi)有功負荷波動之前，微電網(wǎng)運行在額定頻率，微電源逆變器輸出的有功功率為，此時的有功功率—頻率的下垂特性如曲線所示，輸出有功功率的最大值為，下垂曲線的斜率為。微電源逆變器的無功功率—電壓下垂特性為： （313） （314） 改變無功功率—電壓下垂特性斜率的分析假設(shè)微電網(wǎng)中有功負荷不變，無功負荷波動時，為了減少微電網(wǎng)母線電壓的偏移，需要微電源逆變器在保證輸出有功功率的前提下，提高其輸出無功功率的最大值，以減小無功功率—電壓下垂曲線的斜率n。因此，微電網(wǎng)內(nèi)無功負荷波動時，減小微電源逆變器無功功率—電壓下垂曲線的斜率n，可以有效減小微電網(wǎng)內(nèi)由于無功功率不平衡引起的電壓偏移量。 并網(wǎng)逆變器主電路拓撲本文單相逆變器的逆變電路采用的是單相全橋式逆變電路。此時，逆變器輸出端已形成正負交變的方波。由此可以得出這樣一個結(jié)論：并網(wǎng)系統(tǒng)直流側(cè)的電壓必須大于交流側(cè)的峰值電壓，否則系統(tǒng)不能正常工作。設(shè)直流側(cè)輸入開路電壓為Ud,，即：為簡化計算，這里僅立足于工程方法對電容值進行估算，其條件是：在直流母線充放電周期內(nèi)，電容以最大負載電流放電時，其壓降還能保持在要求的范圍內(nèi)，即電容值的選擇應(yīng)以直流母線電壓的波動限幅為依據(jù)。 開關(guān)IGBT的選擇當(dāng)并網(wǎng)逆變器電路正常工作時，流經(jīng)功率開關(guān)管IGBT的電流峰值與濾波電感電流峰值一致，同時考慮到余量，則要求開關(guān)管的電流額定值必須略大于電感電流峰值的最大值。本設(shè)計選擇日本富士公司的型號2MBIl50NC．060的IGBT作為主功率開關(guān)管，它的耐流值和耐壓值分別為150A和600V。，圖中調(diào)制波，幅值為，頻率。通過上述過程，就將輸入的直流電壓轉(zhuǎn)變?yōu)槊}寬按正弦規(guī)律變化的正弦脈沖序列。當(dāng)時，T3一直導(dǎo)通而T4 一直截止，此時當(dāng)時，開關(guān)管T1導(dǎo)通而T2截至，橋臂中點間電壓；當(dāng)時，開關(guān)管T1截止而T2導(dǎo)通，橋臂中點間電壓。通過綜合選擇，確定單極性倍頻SPWM調(diào)制為本文所采取的調(diào)制方式。這不僅使網(wǎng)側(cè)電流變化率下降，系統(tǒng)動態(tài)響應(yīng)性能降低，還會帶來體積過大成本過高等一系列問題。在中大功率應(yīng)用場合，LCL濾波器的優(yōu)勢更為明顯。根據(jù)等效原理圖可得： (45) (46) (47)其中，分別為輸入電壓，電容電壓和輸出電壓；，分別為電感電流，電感電流和電容電流。輸出濾波電感的最小值由設(shè)定的電感電流紋波決定，本文取20％的額定電流作為設(shè)計，在220V/2kVA下設(shè)計得到： (410) (411)(412)開關(guān)頻率，由于采用單極性倍頻SPWM調(diào)制，故輸出電壓的實際載波頻率。根據(jù)電容無功設(shè)計C的大小，取15％的額定功率作為設(shè)計， 代入數(shù)據(jù),，得取實際值(417)即滿足要求所以設(shè)定隔離變壓器漏感(418)電容支路串聯(lián)電阻 逆變電源瞬時雙環(huán)跟蹤控制對一個控制系統(tǒng)尤其是閉環(huán)控制系統(tǒng)而言，控制電路的設(shè)計和主電路的設(shè)計同樣重要，合理設(shè)計控制回路才能保證系統(tǒng)正常、可靠地工作并達到預(yù)期的性能指標。同時，由于電感電流是電流調(diào)節(jié)器輸出與電感作用的積分結(jié)果，因而采用電感電流反饋不僅具有很好的跟蹤性能，而且還有內(nèi)在的限流保護功能。i與電感電流的瞬時反饋信號相比較得到的誤差信號經(jīng)電流內(nèi)環(huán)調(diào)節(jié)器運算后．輸出的信號與電壓指令前饋信號相加即為SPWM控制器的輸入信號，用以控制SPWM驅(qū)動脈沖的產(chǎn)生。 電感電流瞬時閉環(huán)控制簡化圖電流內(nèi)環(huán)校正前的開環(huán)傳遞函數(shù)為： (419)可見電流內(nèi)環(huán)為一階系統(tǒng)，為了利于電壓外環(huán)設(shè)計，電流閉環(huán)后系統(tǒng)階次應(yīng)不變，且不增加相角延遲，因而其校正環(huán)節(jié)采用比例調(diào)節(jié)器進行補償。同時由于在設(shè)計時近似忽略了外環(huán)輸出電壓對內(nèi)環(huán)的影響，所以過高的比例凋節(jié)系數(shù)可能會導(dǎo)致系統(tǒng)的相角裕度變小，使系統(tǒng)變得不穩(wěn)定，實際系統(tǒng)中調(diào)節(jié)器的增益取值可能要比設(shè)計值低得多。 逆變電壓瞬時閉環(huán)控制簡化圖，電壓外環(huán)校正前是一個一階系統(tǒng)，其開環(huán)傳遞函數(shù)為： (422)為了減小或消除系統(tǒng)在特定輸入作用下的穩(wěn)態(tài)誤差，可以增大比例控制系數(shù)，但比例系數(shù)的增大又受到系統(tǒng)穩(wěn)定性的限制，為了提高系統(tǒng)輸出電壓的精度，本系統(tǒng)采用了按照輸入補償?shù)那梆伩刂坪洼敵鲭妷旱姆答伩刂频膹?fù)合校正思想對電壓外環(huán)進行設(shè)計，則校正后整個系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞傳遞函數(shù)為： (423)式中各個調(diào)節(jié)器的參數(shù)定義如下：——電壓環(huán)PI調(diào)節(jié)比例系數(shù)——電壓環(huán)PI調(diào)節(jié)積分系數(shù)——電壓環(huán)前饋調(diào)節(jié)系數(shù)本系統(tǒng)中，前饋系數(shù)的選取依據(jù)是在系統(tǒng)直流輸入電壓一定的前提下，即使輸出電壓沒有閉環(huán)反饋，也就是在系統(tǒng)完全開環(huán)控制的情況下，其交流輸出電壓也能達到設(shè)計指標的80％左右。 電壓外環(huán)瞬時閉環(huán)函數(shù)波特圖從波特圖中可以看出，經(jīng)過校正后，系統(tǒng)輸出電壓的低頻段增益明顯增大，相角裕度也有很大提高，系統(tǒng)不僅具有很好的動態(tài)性能，同時也滿足穩(wěn)定性要求。第5章 系統(tǒng)仿真及結(jié)果分析 第5章 系統(tǒng)仿真及結(jié)果分析 單相逆變器開環(huán)仿真 單項逆變器開環(huán)仿真模型逆變器側(cè)電感電流和負載側(cè)電流波形如圖52所示 (a) 逆變器側(cè)電感電流 (b) 負載側(cè)電感電流 濾波前后電流波形，主電路的工作過程正常并且通過濾波器濾波的電流諧波含量顯著減小，LCL濾波器的效果很好。 (a) 系統(tǒng)無功功率仿真波形圖 (b) 系統(tǒng)有功功率仿真波形圖 (c) 系統(tǒng)負載變化時電壓幅值仿真波形圖 (d) 系統(tǒng)負載變化時電壓頻率仿真波形圖 微電網(wǎng)運行負荷變化時的仿真波形圖當(dāng)功率變化時，各DG能自動調(diào)節(jié)功率輸出達到功率平衡，而且電壓幅值和頻率的變化范圍很小，能夠滿足電能質(zhì)量要求，滿足控制策略的下垂特性。具體結(jié)論如下：1)對分布式發(fā)電中的微電網(wǎng)技術(shù)進行了綜述性介紹，分析了微電網(wǎng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、工作原理以及微電網(wǎng)技術(shù)研究的關(guān)鍵技術(shù)并介紹了國內(nèi)外微電網(wǎng)技術(shù)研究的現(xiàn)狀。4)依據(jù)下垂控制的數(shù)學(xué)模型，對微電網(wǎng)系統(tǒng)的功率下垂特性進行了的分析和討論，同時建立了微電網(wǎng)綜合控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，闡述了功率控制環(huán)中各控制變量對于系統(tǒng)性能的影響，為系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計提供參考依據(jù)。高等教育出版社，1989．10． ，裴云慶等。在本論文完成之際，謹向?qū)O老師致以最衷心的感謝和最崇高的敬意！本論文得以完成還要特別感謝***師兄，他給予了我很大的幫助。 *** 2012年6月41 附錄1 附錄1燕 山 大 學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告課題名稱：分布式發(fā)電系統(tǒng)下垂控制策略的研究學(xué)院（系）：****年級專業(yè)：***學(xué)生姓名：****指導(dǎo)教師：***完成日期：一、 綜述本課題國內(nèi)外研究動態(tài)，說明選題的依據(jù)和意義（一）國內(nèi)外研究動態(tài)美國最早提出了微電網(wǎng)概念，近年來，其微電網(wǎng)研究一直在有條不紊地進行著。歐洲所有的微電網(wǎng)研究計劃都圍繞著可靠性、可接入性、靈活性3個方面來考慮。2008年初的冰雪天氣導(dǎo)致我國發(fā)生大面積停電，暴露了我國現(xiàn)有的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)在保障用戶供電方面所存在的薄弱環(huán)節(jié)。（二）選題的依據(jù)和意義目前廣泛采用的常規(guī)供電方式，由于電力負荷的迅速增長，必須建設(shè)一個以大容量發(fā)電機組為主要電源的超高壓特大電力系統(tǒng)來保證供電的可靠性和穩(wěn)定性。二、研究的基本內(nèi)容，擬解決的主要問題 ；；；。四、研究工作進度 第一周：確定畢業(yè)設(shè)計題目，查找相關(guān)資料第二周：閱讀相關(guān)資料，了解微電網(wǎng)供電的理論意義。（論文）開題報告一般不少于1000字。目前，已經(jīng)搭建出主電路和部分控制電路，并進行了PI控制的電壓電流雙閉環(huán)仿真，仿真結(jié)果基本正確，只是有些波動，正使波形變得完善。閉環(huán)采用PI控制的電壓電流雙閉環(huán)控制。隨著對這個軟件的不斷熟悉，在PSCAD中找到了軟件自帶的模型。并網(wǎng)逆變器控制通常采用電壓源輸入電流源輸出的控制方式。（單相逆變器獨立運行）其并網(wǎng)電流仿真波形如下： 并網(wǎng)電流仿真波形 輸出電壓仿真波形 2 畢業(yè)設(shè)計的下一步安排下一步就是集中精力對功率控制部分進行研究，對選取什么型號及實現(xiàn)什么功能進行掌握，對于并網(wǎng)系統(tǒng)肯定不可避免孤島效應(yīng)進行考慮，還要對孤島的檢測與抑制做出必要的措施，后續(xù)考慮到更深入的方面，我會盡自己努力逐漸完善自己的系統(tǒng)，爭取可以在樣機上試驗通過。第14周:主要完成閉環(huán)部分內(nèi)容的撰寫并對仿真波形結(jié)果進行分析?！癝PWM逆變電源的自動主從并聯(lián)控制技術(shù)”，電工電能新技術(shù)3，July．2003 [9] 陳道煉．{DC．AC逆變技術(shù)及其應(yīng)用》。但分布式發(fā)電系統(tǒng)對分布網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性的影響可以是消極的也可以是積極的，這取決于分配制度和總電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。微電網(wǎng)控制轉(zhuǎn)換器普遍使用所謂的下垂特性控制實現(xiàn)。 二 控制策略的提出當(dāng)微電網(wǎng)連接到主電網(wǎng)時有不同的連接方式，微電網(wǎng)可呈現(xiàn)孤島和并網(wǎng)兩種模式。 3 同步模式：此方法用于同步控制主電網(wǎng)和微電網(wǎng)，微電網(wǎng)頻率和電壓與主電網(wǎng)相同。此模式允許連接在主電網(wǎng)存在穩(wěn)定問題的模式下，因為它有助于