直流微電網分層分散式協同控制及穩定性研究

《直流微電網分層分散式協同控制及穩定性研究》是依託天津大學，由李霞林擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：直流微電網分層分散式協同控制及穩定性研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：李霞林
• 依託單位：天津大學

項目摘要

直流微電網可更高效可靠地接納風、光等分散式可再生能源發電系統、儲能單元、電動汽車及其他直流用電負荷。本項目將針對直流微電網的發展趨勢及穩定運行控制面臨的挑戰，擬深入開展直流微電網分層分散式協同控制及穩定性研究。首先研究直流微電網一次直流母線電壓魯棒自治控制方法，綜合套用下垂控制、非線性干擾觀測器和自適應有源阻尼方法以提高直流母線電壓控制系統的自治運行性能及穩定裕度；其次，為避免集中通信和控制，提出即插即用型二次分散式協同控制方法，解決一次控制中存在的直流母線電壓偏移及多源功率輸出不合理分配等問題；然後，研究含時滯環節的直流微電網分層分散式協同控制系統穩定運行機理，為最佳化設計控制系統的通信架構及關鍵控制參數提供指導和理論依據；最後，構建直流微電網實時數模混合仿真平台和動態模擬實驗系統，驗證上述控制方法和理論成果。本項目研究成果將為直流微電網的發展和實際工程套用提供理論支撐與技術保障。

結題摘要

本項目研究主要圍繞直流微電網穩定控制關鍵技術展開，取得了如下幾方面的研究成果。（1） 揭示了大功率擾動下直流微電網在主從控制和對等下垂控制兩類控制模式下的直流母線電壓波動快速平抑機理，提出了基於干擾觀測器的功率擾動前饋控制方法，並成功套用於直流微電網主從控制和對等下垂控制策略中。（2）建立了下垂控制直流微電網的小擾動穩定性分析模型，揭示了下垂控制直流微電網諧振失穩機理，提出了基於擾動前饋和低通濾波兩種有源阻尼控制方法。（3） 提出了基於一致性控制策略的直流微電網二次電壓恢復及多源均流性能改善控制方法，解決了直流電壓下垂控制所面臨的電壓變化、多源功率分配不合理等問題。（4）提出了面向柔性互聯裝置的統一控制方法，首次實現了柔性互聯裝置在互聯功率支撐、直流電壓控制或交流電壓/頻率控制等多種控制模式上的統一，實現了多微電網間互聯功率快速主動支撐和緊急工況下的多運行模式無縫切換，使得交直流微電網集群從物理層面和控制層面真正融合成為一個統一的整體。（5）提出了多直流有源濾波器和多電壓平衡器協調控制策略，有效解決了直流微電網內電壓紋波及正、負極功率不平衡問題。（6）研發了高頻隔離雙向DC-DC變流器、直流電壓平衡器、交直流功率轉換裝置等關鍵設備，並構建了交直流微電網動態模擬實驗系統。相關研究成果為實現交直流微電網及集群的安全穩定運行控制提供了重要的理論與方法支撐，具有重要的科學意義與套用價值。上述研究成果均在我們自己構建的交直流微電網實驗系統進行了實驗驗證，部分成果已用於相關合作單位的微電網實驗室或示範工程中。