Matlab-Simulink微电网稳定性分析与控制研究.doc

1、-范文最新推荐- Matlab/Simulink微电网稳定性分析与控制研究 摘要微电网是一种将各种小型分布式电源、储能装置组合起来为当地负荷提供电能的低压电网，是未来分布式电源的主要运行模式。因此，研究微电网的稳定性以及建立以光伏发电为代表的分布式电源及微电网运行控制模型具有重要的现实意义。在Matlab/Simulink仿真环境中建立了光伏电池模型，采用扰动观察法实现了最大功率跟踪控制，仿真得到了光伏电池的特性曲线，并验证了最大功率跟踪控制的正确性。通过分析微电网稳定运行所需的条件，给出了V/f和PQ两种微电网控制策略模型的结构，设计了相应的参数，建立了仿真模型，通过算例仿真验证了模型的正确

2、性和可行性，证明给出的控制结构可以保证微电网稳定。设计了主从控制算例，仿真证明V/f模型能保证微电网并网和孤岛模式间的平滑切换，并能够在孤岛运行中跟踪负荷波动。11531关键词：微电网 光伏发电 V/f控制 PQ控制 主从控制毕业设计说明书（论文）外文摘要TitleThe stability analysis and control of microgridAbstractMicrogrid is a low-voltage power grid combines small distributed source and energy storage devices together to p

3、rovide power for the local load. And it is the major operation mode of distributed source in the futureTherefore, establish the simulation model of DG which represented by PV and control strategies of Microgrid operation has important practical significance.The solar cell model was established in Ma

4、tlab. Perturbation and Observation method (P&O) is used to realize the PV Maximum power point tracking(MPPT). V/f and PQ control strategies were also established in Matlab. Based on the principle of control strategies, the model structure was given. The results of simulation show that the method

5、 has good adaptability according to external environmental changing and good dynamic performance. The microgrid master-slave operation control example was given to show V/f model could ensure the smooth switching between island and grid operation and follow the changing of load in island operation.

6、5.2PQ控制模型275.3仿真分析285.4光伏发电并网运行仿真分析295.4.1三相光伏发电并网模型305.4.2三相光伏发电并网仿真分析315.5本章小节326微电网主从控制研究336.1主从控制建模346.2主从控制仿真分析366.3本章小节37结论39致谢40参考文献411绪论1.1课题研究的背景及意义随着国民经济的迅猛发展，电力需求快速增长。过去几十年里，电力部门多把投资集中在建设大型集中电站和超高压远距离输电网上。随着电网规模的扩大，其运行难度大，应对突发性灾害事故能力弱的弊端逐渐凸现，难以满足用户越来越高的安全可靠性要求和多元化的供能需求。因此，微网技术被提上了日程，受到前所未

7、有的重视与关注。目前，以风力发电、燃气发电、光伏发电等为代表的分布式发电设备的制造水平已经有了很大提高，在一些发达国家的应用也逐步走向成熟。但微电网技术在国际上还属于新兴的热点课题，关于微电网系统安全经济运行规律的探讨尚十分缺乏，严重制约了其进一步发展。如何建立准确的新能源发电系统和动态负荷仿真平台，如何实现配电系统和微电网间柔性、可控的连接，保证微电网灵活地独立或并网运行，保证配电系统和微电网的运行安全性、可靠性和经济性，尚有较多的科学和技术问题亟待解决。1我国具有特殊的国情，不能完全照搬国外微电网的发展模式，但是我国进行微电网研究是十分必要的，也是非常迫切的。 图2.1 光伏电池等效电路其

8、中 为光生电流,值正比于光伏电池的面积和入射角的辐射度; 为二极管结电流; 为串联电阻,低阻值小于1 ; 为并联电阻,高阻值数量级为 ；R为电池外负载电阻。根据电路原理以及shockloy的扩散理论可得:（2.1）其中 为光伏电池内部等效二极管的P-N结反向饱和电流，它与电池材料自身性能有关，反映了光伏电池对光生载流子最大的复合能力，它一般是常数，不会受光照强度的影响。q为电子电荷（ ），A为P-N结的曲线常数（取值范围1-5），k为玻尔兹曼常量（ ），T为绝对温度。式(2.1)为光伏电池的I-V方程，是根据光伏电池原理得到的最基本表达式，被广泛应用于光伏电池的理论分析中。但是表达式中的参数不

9、仅与电池温度、光照强度有关，而且对它们的确定非常困难，和供应商提供的参数不相匹配，不利于工程上的应用。工程用模型强调的是实用性和精确性的统一，因此在工程精度要求范围之内，需要对式(2.l)模型进行简化，建立工程用数学模型。电池厂家一般提供光照强度 ，电池温度 时(此状态称为标准情况，简称标况)的参数。 为光伏电池短路电路;为光伏电池最大功率点电流;为光伏电池开路电压;为光伏电池最大功率点电压。建立工程数学模型，对式（2.1）做两个近似处理：a. 无穷大，因此 远小于电池电流，该项可以忽略；b. 远小于二极管正向导通电阻，因此假设 。从而式（2.1）化简为（2.2）当光照强度或温度变化时，需要计

10、算出当前光照强度和温度下的 、 、 、 ，并得到当前 和 ，新状态下参数的计算公式如下：式中a、b、c的分别取 ， ， ，标况下（ ， ）： ， ， ， 。 图2.10 不同电池温度下的I-V曲线图2.11 不同电池温度下的P-V曲线由图2.10和图2.11可以得到以下结论：(l)随温度的上升，短路电流 增加，开路电压 减小;(2)随温度的上升，最大功率 减小，同时 减小， 增加。2.2最大功率跟踪控制模型2.2.1最大功率跟踪原理由2.1.3节的仿真分析可知，光伏电池输出特性具有非线性特征，并且受光照强度、环境温度和负载情况影响。在一定的光照强度和环境温度下，光伏电池可以工作在不同的输出电压

11、下。但仅当光伏电池的工作电压达到最大值 时，光伏电池的输出功率达到最大值 ，这时光伏电池的工作就达到了输出功率电压曲线的最高点，称之为最大功率点(Maximum power point，MPP)。因此，在光伏发电系统中，要提高系统的整体效率，一个重要的方法就是实时调整光伏电池的工作点，使之始终工作在最大功率点附近，这一过程就称之为最大功率点跟踪(Maximum power point tracking，MPPT)。常用的MPPT方法有:定电压法、扰动观察法(Perturbation and Observation method，P&O)、电导增量法、最优梯度法等。本文选用应用较多的扰动观察法。P&O是扰动光伏电池的端口电压，并根据公式 计算扰动前后光伏电池的输出功率，将扰动后的输出功率同扰动前的输出功率进行比较。若扰动后太阳能电池的输出功率增加，则说明此前的扰动能够提高光伏电池的输出功率，下一次则往相同的方向继续扰动光伏电池的输出电压;反之，若