直流微电网虚拟机协同自律控制最小禁止区稳定性研究
批准号:
52077176
项目类别:
面上项目
资助金额:
59.0 万元
负责人:
支娜
依托单位:
学科分类:
电力电子学
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
支娜
中文摘要
直流微电网作为智能配用电网的重要组成部分,在未来能源系统的发展中具有巨大潜力,电力电子化直流微电网的低惯性、多模态、强干扰等特性降低了其运行稳定性。已有稳定性研究多停留在协调控制及稳态工作点附近的小扰动层面,无法满足直流微电网多模态多尺度的复杂非线性控制系统的设计。拟申请项目通过深入分析影响直流微电网稳定运行的内外部因素,探索提升直流微网稳定运行的控制策略和系统配置参数的边界条件,提出提升直流微电网惯性特性的控制方法,建立多模态运行条件下直流微电网的非线性控制系统模型,提出具有最小禁止区的直流微电网稳定性判定方法。项目对改善直流微电网运行稳定性、规模化利用再生能源具有重要意义。
英文摘要
As an important part of smart distribution network, DC microgrid has great potential in the development of future energy systems. The low inertia, multi-modality, and strong interference characteristics of power electronic DC microgrid reduce its operational stability. Existing stability studies mostly focus on the level of coordinated control and small disturbances in the steady-state operating points, which cannot satisfy the design of multi-mode and multi-scale DC microgrids with complex nonlinear control systems. The proposed project will analyze the internal and external factors affecting the stable operation of the DC microgrid, explore the control strategies and system configuration parameters for improving the stable operation of the DC microgrid, propose a control method to improve the inertial characteristics of the DC microgrid. And then, establishing a nonlinear control system model of the DC microgrid under the multi-modal operating conditions. In the end, proposing a method with a minimum forbidden zone for determining the stability of the DC microgrid. The project has great significance for improving the operation stability of the DC microgrid and the large-scale utilization of renewable energy.
直流微电网作为可再生能源消纳的重要架构,其惯性特性提升、多模态切换稳定性判定及孤岛检测技术对系统的安全稳定运行至关重要。项目针对传统P-U下垂控制在应对网内功率波动时缺乏惯性响应能力的问题,提出了一种通用虚拟直流机P-U下垂控制策略,实现直流电压源换流器输出电压对功率波动的惯性响应,提升直流母线电压惯性,增强网内负载供电的可靠性。同时,考虑多个储能单元间的荷电状态不平衡问题,在电枢电阻中引入荷电状态调节机制,对虚拟直流机控制策略进行改进,增强直流母线电压的暂态稳定性的同时,有效降低储能单元间的荷电状态差异。为进一步提升系统动态性能,分析了负荷突变时转动惯量J对母线电压调节过程的影响,提出一种基于ln函数的自适应参数虚拟直流机策略,该策略能够根据直流母线电压的变化自适应调整转动惯量J值,从而降低母线电压暂态峰值,缩短暂态波动时间,使得系统的动态响应能力进一步提升。在多个储能单元并联的直流微电网系统中,建立了通用虚拟直流机控制下的大信号等效模型,提出了一种基于混合势函数理论的大信号稳定性分析方法,该方法能够有效分析系统在多种运行模式下的稳定性。结合切换理论进一步研究了系统在两种运行模式间的切换稳定性,通过该方法,可以预测各参数固定时的临界负载功率,并评估子模式间的切换稳定性,为系统设计提供了重要的理论依据。此外,非计划孤岛状态对直流微电网的稳定性具有重要影响。针对传统被动式孤岛检测方法存在检测盲区大、阈值整定困难等问题,提出一种基于Adaboost算法的智能被动式孤岛检测方法,具有智能整定阈值和无检测盲区等优点,可快速准确判别孤岛状态。项目所提出的虚拟直流机控制方法可用于任意下垂控制的直流变换器,适用范围广;所提出的切换稳定性分析方法可扩展至任意含有切换特性的微电网运行系统,具有重要的学术价值和工程应用意义。
直流微电网协调控制及其稳定性研究
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批准号:51307140
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:26.0万元
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批准年份:2013
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负责人:支娜
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依托单位:
国内基金
海外基金