面向孤岛模式的光伏微网同步方法研究

【摘要】：微网是CERTS (Consortium of Electric Reliability Technology Solutions,美国)于2002年提出的一种分布式电源的组织和利用的新范式。它的优越性在于既可以与公网并联运行,也可以与公网解列在孤岛模式下自主运行。微网能在孤岛模式下自主运行为本地关键负荷供电的特性可极大地提高分布式电能的利用率。此外,微网优越的结构和控制方法可使分布式电源大量接入公网,且对公网不会造成不良影响,实现对负荷多种能源形式的高可靠供给。由此,开发和延伸微网将促使光伏发电、风力发电等可再生分布式能源的大规模利用成为可能。可以预测,未来光伏微网发电将成为一种重要的电能来源。微网构想提出以来,人们对微网的研究和开发已经取得不少成果,包括建成多个示范工程,但实现微网规模化商用还有诸多有待进一步研究的难题。研究孤岛模式的光伏微网的同步方法以及改进同步控制的方法具有重要的现实意义。本课题研究工作的目的是基于非线性动力学理论和混沌控制的思想给出两种面向孤岛光伏微网的同步方法。本文主要完成了如下五个方面的研究工作：(1)在光伏微电源非线性动力学模型的基础上,分析光伏微电源的非线性动力学特性和光伏微电源并联的行为特性。(2)针对传统集中式主从控制结构鲁棒性弱的特点,基于选举方法改进了传统主从同步控制的流程。根据混沌单向耦合同步的原理给出面向主从结构孤岛微网的光伏逆变器驱动-响应同步方法,并详细分析驱动变量的选取对同步性能的影响。(3)根据Lyapunov稳定性理论给出面向主从结构孤岛微网的光伏逆变器驱动-响应同步方法稳定性的理论证明,从理论上证明了该方法可实现稳定同步。(4)根据混沌相互耦合同步的原理给出面向对等结构孤岛微网的光伏逆变器的耦合同步方法,根据复杂网络的同步判据给出了面向对等结构孤岛光伏微网的相互耦合同步方法稳定性的理论证明,从理论上证明了该方法可实现稳定同步。(5)给出面向主从结构孤岛微网的光伏逆变器驱动-响应同步方法和面向对等结构孤岛微网的光伏逆变器的耦合同步方法的数值仿真,仿真结果显示两种方法均可实现孤岛模式下光伏逆变器的稳定同步。 【关键词】：微网 孤岛模式 非线性动力学模型 同步控制 混沌同步
【学位授予单位】：广西师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM615
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第1章 绪论8-16
• 1.1 研究背景与意义8-9
• 1.1.1 研究意义9
• 1.1.2 课题来源9
• 1.2 国内外研究现状9-14
• 1.2.1 孤岛微网光伏微电源的动力学研究现状10
• 1.2.2 面向孤岛光伏微网的同步控制方法10-14
• 1.2.3 有待解决的问题14
• 1.3 研究目标14
• 1.4 论文的组织与安排14-16
• 第2章 孤岛微网光伏发电的同步基础理论与技术16-24
• 2.1 微网的基本概念16-18
• 2.2 非线性动力学系统混沌行为判别方法18-19
• 2.3 李雅普诺夫系统稳定性理论19-21
• 2.3.1 李雅普诺夫稳定性定义19-20
• 2.3.2 李雅普诺夫稳定性判别方法20
• 2.3.3 李雅普诺夫稳定性定理20-21
• 2.4 分岔与结构稳定性21
• 2.5 微电源并网控制方法21-23
• 2.5.1 αβ相对静止坐标系控制法21-22
• 2.5.2 dq控制法22-23
• 2.5.3 基于下垂特性的控制方法23
• 2.6 本章小结23-24
• 第3章 孤岛微网光伏微电源的非线性动力学特性24-29
• 3.1 光伏微电源的非线性动力学模型24-27
• 3.2 光伏微电源并联行为分析27-28
• 3.3 本章小结28-29
• 第4章 面向主从结构孤岛光伏微网的驱动-响应同步方法29-38
• 4.1 驱动-响应混沌同步方法29-30
• 4.2 面向孤岛光伏微网的驱动-响应同步模型与方法30-35
• 4.3 驱动-响应同步稳定性证明35-36
• 4.4 驱动-响应同步方法的仿真验证与评价36-37
• 4.5 本章小结37-38
• 第5章 面向对等结构孤岛光伏微网的相互耦合同步方法38-45
• 5.1 相互耦合混沌同步方法38
• 5.2 面向对等结构孤岛微网的相互耦合同步模型与方法38-42
• 5.3 相互耦合同步方法同步稳定性证明42-43
• 5.4 相互耦合同步方法的仿真验证与评价43-44
• 5.5 本章小结44-45
• 总结与展望45-46
• 参考文献46-51
• 攻读硕士学位期间参与的课题研究及取得的学术成果51-52
• 致谢52-56

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