目录第一章 微电网 11.1概念 11.2技术应用 11.3 研究意义 1第二章 微电网组成元件 22.1 开关器件 22.1.1 断路器 22.1.2 静态开关 22.2 分布式电源 32.3 储能单元 32.4 电力电子接口电路 4第三章 微电网控制及逆变器原理 43.1 微电网的基本结构 43.2 微电网的系统控制概述 53.3 逆变器结构及其原理 5第四章 基于逆变控制的三相全桥逆变器 64.1 三相电压源型逆变器数学模型 64.1.1 三相静止坐标系下的数学模型 74.1.3 dq两相旋转坐标系下的数学模型 84.2 恒功率PQ控制 94.3 Droop控制原理 11第五章 基于下垂控制的微网逆变器双模式运行研究 135.1 光伏电池建模与仿真分析 135.1.2 工程数学模型 145.1.2光伏电池模型的仿真 155.2 基于PQ控制的仿真模型 205.2.1 孤岛模式下PQ控制的仿真分析 205.2.2 并网模式下PQ控制的仿真分析 225.3 简单下垂控制仿真模型建立 255.3.1 模型建立 255.3.2 仿真结果 265.4 微网逆变器不同工作模式的平滑切换 265.4.1 单电源孤岛运行仿真模型建立 275.4.2 单电源并网运行仿真模型建立 335.4.3分布式电源的并网仿真 35致谢 37第三章 微电网控制及逆变器原理3.1 微电网的基本结构微电网将分布式电源、负荷、储能装置、控制装置等汇集而成一个小型发配电系统是一个能够实现自我控制和管理的自治系统下图给出了一种典型的微电网系统示意图。图3-1 微电网系统示意图图3-1中微电网通过公共耦合点处的静态开关与配电网相连整体呈辐射状结构共有2条馈线A、B。重要或敏感负荷接在馈线A上不重要的负荷接在馈线B上。这样当微电网与主网解列时可以切去不重要的负荷保证网内重要负荷和发电平衡。另外微电网中还配置有潮流控制器和能量管理器等控制设备帮助实现微电网有效的控制和管理。当负荷发生变化时潮流控制器可以根据本地电压频率信息对潮流进行调节控制分布式电源输出的功率而能量管理器可以综合的解决微电网在进行电压和潮流控制以及解列操作时出现的功率分配、稳定运行等一系列运行问题保证微电网内的功率平衡。3.2 微电网的系统控制概述微电网存在两种典型的运行模式:正常情况下微电网与大电网并联运行,称为并网模式;当检测到电网故障或者电能质量不满足要求时,微电网将及时的与大电网断开而独立运行,称为孤岛模式。并网运行时,由大电网提供参考电压和参考频率;独立运行时,则要求微电网内至少有一个微电源能建立稳定的电压和频率,并且使之处于允许的范围之内。微电网中的大多数微电源通过逆变器接入系统,因此对微电源的控制即为对其逆变器的控制。无论是并网运行还是独立运行,都需要对微电网内的各个逆变器进行有效地控制,以维持电压和频率在允许变化的范围之内,从而满足负荷对电能质量的要求。尤其是微电网在独立运行模式下,由于微电源不再利用并联运行的常规大电网获得电压和频率参考,此时的控制将更加复杂。微电源逆变器的控制方式有V/f控制和P/Q控制两种,V/f控制方法使微电源输出的电压和频率在允许变化的范围之内,而P/Q控制方法使微电源输出恒定的有功和无功功率。3.3 逆变器结构及其原理为了实现对微电网逆变器的有效控制需要选一种有效的土偶结构并且推导出其数学模型接着利用控制理论的知识找到有效的控制方法最后得到理想的控制器模型。本章选用三相电压源型逆变器建立起在三相(ABC)静止坐标系中的数学模型并在这个基础上通过坐标变换推导出其在两相同步旋转(dq)坐标系中的数学模型为接下来实现功率的控制做准备。逆变电路及半导体功率集成器件是典型DC/AC逆变器的主要两大组成部分逆变器及其快速的发展是由大功率半导体开关器件的发展来提供的基础。逆变器的种类有晶闸管、可关断晶闸管、大功率晶闸管、功率场效应晶体管、绝缘门极晶体管等。通过这些器件的不断更新从而增加了逆变器其元件选择的范围。逆变开关电路是逆变系统核心可简称为逆变电路它的逆变功能是通过半导体开关器件其导通及关断来实现的然而除了主逆变电路外一个完整的逆变电路还包括保护电路、输入输出电路、控制电路及辅助电路。图3-2 逆变系统基本结构图图3-2中主逆变电路用以维持正常工作的直流电压它是由输入电路来提供的主逆变电路中的一系列用于控制逆变电路功率开关管的导通与判断的控制脉冲是由控制电路来提供的用以配合主电路完成逆变的功能在逆变系统中的控制电路的作用与主电路是同等重要的通过辅助电路来把输入电压转换成了适合控制电路工作的直流电压其包括多种的检测电路。保护电路主要有过载保护及输入输出过压与欠压保护、过热保护及过流和短路保护这为了满足用户的要求主电路输出的交流电的质量(如波形、电压、频率及电路幅值相位等)通过输出电路来进行修正、补偿及调理。