含分布式多电源的微网控制.doc

摘 要
本文对微网控制策略、微网系统控制算法、系统仿真等方面进行了深入的探讨。
本文首先对系统的控制策略进行了深入的研究。在介绍下垂控制原理的基础上，指出了选取不同下垂系数对微网系统线性负载功率分配的影响；采用变频率下垂控制方法，理论上解决两个分布式电源(DR)并联时微网系统输出频率无误差；并且比较了各微网控制策略的优缺点。
本文其次对光伏电池的工作原理进行了分析，得到光伏电池的等效电路和输出特性。通过对常用的最大功率点跟踪控制(MPPT)算法的分析和比较，采用逐次逼近型算法来实现本系统的最大功率点跟踪，以提高系统的稳定性和快速性。并对光伏发电系统的结构以及工作原理进行了详细的介绍，根据并网逆变器的要求，确定适合本文的并网逆变系统的拓扑结构，应用直接数字频率合成(DDS)技术实现系统的频率、相位跟踪和最大功率点跟踪，从而实现并网。
本文另外设计了一个微网系统，包含两个DR，它们分别采用不同的控制策略进行控制，DR1采用双闭环P/Q控制策略，DR2采用多闭环f/P-V/Q控制策略。本文分别完成了SPWM控制器设计、滤波器设计以及P/Q控制器及f/P-V/Q控制器的设计、相位检测程序设计、开关并网程序设计等。选择SPWM方式作为本系统逆变控制方式，采用等精度相位检测法及DDS技术实现了分布式电源并网电流与电网电压的频率、相位相同以满足并网的要求。
本文最后对光伏电池、单相光伏并网系统、微网孤岛模式恒定功率控制、微网f/P-V/Q控制并网系统进行了仿真和分析，仿真结果证明本文所采用的控制方式和算法满足设计的要求。最后对本论文的工作进行了总结，指出该系统存在的不足，对以后的研究工作进行了展望。

关键词 微网；分布式电源；控制策略；下垂控制


Abstract
In this paper control strategy of micro-grid, control system, system simulation are researched deeply.
Firstly, the control strategies of the grid-connected micro-grid system are researched deeply. In the introduction of droop control theory, this paper pointed out the different power distribution on linear load by using different droop Coefficient on the system of micro-grid; this paper realization on no differential regulation of paralleled DR micro-grid system on the control of variable frequency; this paper also compared all kinds of control strategies.
Secondly, based on the operational principle of PV cells is analysised, the equivalent circuit and performance characteristic are obtained. By comparising several traditional Maximum Power Power Point Tracking (MPPT) control algorithms, gradual approximation control algorithm is designed to achieve PV system of the maximum power output and improve system performance and maximum power point tracking speed. Finally this paper used DDS technoloy to realize frequency tracking, phase tracking and MPPT of grid system. The structure and operational principle of PV grid-connected generate system are introduced in detail. Based on the requirement of PV grid-connected inverter, the best topology of PV grid-connected system is chose.
This paper designed a system of micro-grid, different control strategies were adopted on different DRs, double closed loop control strategy of P/Q was adopted on DR1 and multiple loop control strategy on DR2. This paper completed the designing of SPWM controller, filter, phase detection, P/Q controller, f/P-V/Q controller, and switch parallelling. SPWM controlling is selected as the system control mode and method of equal precision phase detection was also choosen, this papaer used DDS technoloy to realize frequency tracking and phase tracking in order to meet the requirements of grid.
At the end of this paper, photovoltaic cells, single phase photovoltaic grid-connected system, microgrid islanded mode in the control of constant power, system in f/P-V/Q control were analyzed and simulated, the results showed that the control method and algorithm meet the design requirements. Finally, this paper summarized the whole work, pointed out the deficiencies of the system, and prospected more work.


Keywords micro-grid; distributed resource; control strategy; droop control
目 录
摘 要 ………. ………………………………………………………………………………I
Abstract III
第1章 绪 论 1
1.1 研究背景及意义 1
1.2 微网的研究现状 1
1.3 微网技术综述 3
1.3.1 微网系统的结构特征及新能源发电的应用 3
1.3.2 微网控制策略综述 5
1.3.3 微网中储能技术综述 8
1.4 本文的主要研究内容 10
第2章 微网系统的控制策略研究 11
2.1 下垂控制原理 11
2.1.1 基于下垂法的同步并联 11
2.1.2 下垂系数与线性负载功率均分 13
2.2 含多个DR的微网控制策略研究 15
2.2.1 微网控制策略比较 15
2.2.2 并联DR输出频率的无差调节 16
2.3本章小结 18
第3章 微网系统中的分布式电源控制 19
3.1微网系统结构 19
3.2光伏发电系统工作原理 20
3.2.1 光伏电池的工作原理 20
3.2.2 光伏阵列建模 21
3.2.3 光伏电池的特性 22
3.2.4 最大功率点跟踪（MPPT）控制 23
3.3 光伏发电并网控制技术 25
3.3.1 光伏并网逆变器的拓扑结构及工作原理 26
3.3.2 正弦波脉宽调制 27
3.3.3 频率测量跟踪模块 28
3.3.4 相位测量跟踪模块 30
3.4 本章小结 31
第4章 微网系统工作原理及模型设计 32
4.1微网系统拓扑结构 32
4.1.1 三相SPWM逆变电路原理 32
4.1.2 滤波器设计 33
4.2 P/Q控制器设计 35
4.3.1 PI控制器 38
4.3.2 双闭环模..