【孤岛微电网系统建模与仿真分析1600字】

孤岛微电网系统建模与仿真分析目录TOC\o"1-3"\h\u28699孤岛微电网系统建模与仿真分析 174931.1搭建仿真模型 186901.1.1传统下垂控制仿真模型 1193601.1.2基于模糊PI控制算法的改进下垂控制仿真模型 4212261.2仿真分析 7280961.2.1仿真参数 746231.2.2仿真对比分析 81.1搭建仿真模型为了检验设计是否合理，我们使用MATLAB/Simulink软件建立了一个孤岛微电网仿真模型，模型图如图1.1。其中DG1和DG2是两个下垂控制电源。并且每个都通过传输线1和输出电线2连接到公共负载。本设计的模型不加本地负载以减少局部负荷的影响。图1.1孤岛微电网仿真模型图Fig.1.1Simulationmodelofislandedmicrogrid1.1.1传统下垂控制仿真模型图1.2显示了微电源DG1的模型图：图1.2微电源DG1仿真模型图Fig.1.2SimulationmodelofmicrosourceDG1根据图3.3的传统的基于P-f、Q-V的下垂控制结构，建立的逆变器控制仿真模型如图1.3所示。传统的下垂控制模型有三个部分组成：即坐标变换与功率计算模型、参考电压合成模型以及电压电流双环控制模型。图1.3传统下垂控制逆变器仿真模型图Fig.1.3Simulationmodeloftraditionaldroopcontrolinverte如图1.4为关于坐标转换和功率计算的仿真模型:图1.4坐标变换与功率计算模型图Fig.1.4Simulationmodelofcoordinatetransformationandpowercalculation参考电压综合模型如图1.5所示：图1.5参考电压合成模型图Fig.1.5Simulationmodelofsyntheticreferencevoltage内置的电压和电流双回路控制模型如图1.6所示。通过此模型可以加快响应速度并且减少稳态误差；当前的内部循环通过当前参考值和瞬时值之间的差异受到比例控制，这进一步提高了系统的动态响应速度，减少稳定时间。图1.6电压电流双环控制模型图Fig.1.6Simulationmodelofvoltageandcurrentdoubleloopcontrol1.1.2基于模糊PI控制算法的改进下垂控制仿真模型在MATLAB中，利用FIS文件来编辑制定模糊规则表。第一步在编辑器建立输入，作为电压幅度和频率的偏差的变化率，输出为具有下垂控制系数kP和kI的控制系统，并选择去模糊控制为重心法的具体设置如图1.7所示。图1.7模糊PI控制器输入输出设置Fig.1.7InputandoutputsettingsoffuzzyPIcontroller根据以下说明，用MATLAB模糊控制器RuleEdit来编写表4.1中所提到的模糊控制规则，图1.8显示了模糊规则的特定编辑界面。图1.8模糊控制规则设置Fig.1.8Setofruleforfuzzycontrol编辑模糊规则后，可以在“规则查看器”中实时观察制定规则的输入和输出。因为要及时到位的去了解下垂系数kP和kI的输出的具体值，要通过模糊规则对不合理不正确的地方进行完善修改，再经过几轮调试，最终才能得到准确无误的模糊规则表。图1.9为动态仿真环境模糊规则观察器。图1.9模糊系统的动态仿真环境Fig.1.9Dynamicsimulationenvironmentoffuzzysystem本文设计的参考电压综合模型如图5．10所示。逆变器输出频率与参考设定频率的差值ef输入到电压频率模糊控制模型进行模糊推理，并在kmP和kmI找到适合的次数控制系数。同样，通过幅值电压，模糊控制器推断出幅值控制系数knP，knI的电压。模糊推理模型如图5．11所示。图1.10模糊PI控制参考电压合成模型Fig.1.10SimulationmodelofsyntheticreferencevoltageforfuzzyPIcontroller图1.11模糊推理模型Fig.1.11Simulationmodeloffuzzyreasoning电压和电流双环控制模型与传统的下垂控制模型相同，因此在此不再赘述。1.2仿真分析1.2.1仿真参数为了验证本文所设计的模糊PI下垂控制策略是否合理有效，仿真模型中采用了下表中相关仿真参数。表1.1孤岛微电网仿真参数Tab.1.1Simulationparametersofislandedmicrogrid1.2.2仿真对比分析如图（a）和（b）所示，在系统启动时，逆变器在改进的下垂控制策略时比传统策略输出电压幅度为波动程度更小，因此防止过压保护动作，在启动的时候更加平稳。平稳时间为0.03s，比传统的下降控制策略早0.01s。(a)传统下垂控制电压波形(a)Voltageundertraditionaldroopcontrol(a)传统下垂控制电压波形(a)Voltageundertraditionaldroopcontrol(b)改进下垂控制电压波形(b)VoltageunderfuzzyPIdroopcontrol图1.13仿真电压波形图Fig.1.13Simulationcurveofvoltage如图1.14是在传统控制和模糊PI控制两种不同策略下的共享负载功率的微电源的输出波形。(a)传统下垂控制功率输出波形(a)Powerundertraditionaldroopcontrol(b)改进下垂控制功率输出波形(b)PowerunderfuzzyPIdroopcontrol图1.14仿真频率波形图Fig.1.14Simulationcurveoffrequency图1.15显示了使用两种控制策略时逆变器出口和PCC处的电流波形图。从图中可以看出，在启动时，传统策略下的电流会上下波动，很可能引起过电流保护。在改进的策略下，启动的电流相对稳定，并在0.03s内达到理想状态，可以防止保护设备发生故障。(a)传统下垂控制电流输出波形(a)Cu