微電網(wǎng)建模與控制基礎(chǔ) 課件 第9、10章 微電網(wǎng)二次控制、微電網(wǎng)開放仿真

L9.微電網(wǎng)二次控制原理課程內(nèi)容下垂控制的問題二次控制原理課程內(nèi)容下垂控制的問題二次控制原理下垂控制的問題下垂控制下，微電網(wǎng)中各個變流器通過調(diào)整輸出電壓幅值和頻率，進(jìn)而實現(xiàn)無功和有功功率的自動均分。微網(wǎng)需保持母線電壓幅值與頻率恒定。矛盾下垂控制的問題例下垂曲線的有功參考0W，無功參考0Var，頻率參考50Hz，電壓幅值參考311V。當(dāng)微電網(wǎng)負(fù)載變化，變流器輸出有功和無功會偏離參考值。按照下垂曲線運行，變流器輸出電壓頻率和幅值也會偏離參考值。下垂控制的問題采用下垂控制的變流器，當(dāng)輸出電壓幅值和頻率偏離參考值時，會導(dǎo)致微網(wǎng)母線電壓幅值和頻率偏離參考工作點。為保證微網(wǎng)母線電壓幅值和頻率恒定，需采用一定措施，抵消下垂控制所引起的母線電壓幅值和頻率的偏移。課程內(nèi)容下垂控制的問題二次控制原理下垂曲線的修改為解決下垂控制中母線電壓幅值及頻率偏離參考值的問題，可通過修改下垂曲線的方法解決：圖中為初始下垂曲線，其中A點為參考工作點初始下垂曲線為當(dāng)變流器輸出有功變?yōu)镻B時，變流器輸出移動至工作點B，微電網(wǎng)母線頻率偏離參考點頻率f0下垂曲線的修改要讓變流器輸出回到f0，可將變流器的工作點從B點變?yōu)榈紺點，此時變流器輸出有功不變，但是頻率重新回到了參考頻率f0。實際中采用平移下垂曲線的方式來獲得新的變流器運行曲線。調(diào)整后的下垂曲線方程為：變流器進(jìn)入穩(wěn)態(tài)時，輸出有功功率較難改變。下垂曲線的修改電壓幅值-無功下垂曲線與頻率-有功下垂曲線類似，通過垂直平移下垂曲線得到新的電壓-無功工作曲線。調(diào)整后的下垂曲線變?yōu)橄麓骨€的修改下垂控制的平移量通常來自微電網(wǎng)控制層。利用分層控制中的二次控制計算產(chǎn)生下垂曲線平移修正指令Δf和ΔV。微電網(wǎng)二次控制結(jié)構(gòu)典型含二次控制的微網(wǎng)如右圖所示：二次控制器的輸入為微網(wǎng)母線頻率和電壓幅值。二次控制器的輸出為各個變流器的下垂曲線平移修正值Δfn和ΔVn。二次控制器的輸出指令通過通訊設(shè)備傳輸給各個變流器，屬于集中控制。多變流器的頻率-有功下垂曲線修改微網(wǎng)中多個采用下垂控制的變流器，需同時改變所有變流器的下垂曲線才能使母線電壓和頻率維持恒定。以兩臺變流器為例，當(dāng)變流器輸出有功分別為PB1，PB2時，輸出頻率均為fB，分別工作在B1和B2點。多變流器的頻率-有功下垂曲線修改改變下垂曲線的前提，是保證變流器輸出功率不變。為了實現(xiàn)這一目標(biāo)，需要使兩變流器的下垂曲線同時抬升相同的Δf。兩臺變流器的工作點分別從B1，B2點變?yōu)镃1，C2點。多變流器的電壓-無功下垂曲線修改忽略線路阻抗造成的壓降，兩臺變流器的電壓-無功下垂曲線如下所示。與頻率-有功曲線類似，為保證變流器輸出無功不變，兩臺變流器的電壓-無功下垂曲線要同時抬升相同的ΔV值。兩變流器的工作點分別從B1，B2變?yōu)镃1，C2。二次控制的實現(xiàn)注意：微電網(wǎng)中所有變流器的下垂曲線修正值Δf和ΔV相同，因此二次控制只有兩個輸出信號：Δf和ΔV。二次控制本質(zhì)為f-Δf以及Vbus-ΔV關(guān)系的兩個單輸入單輸出系統(tǒng)。二次控制的實現(xiàn)加入二次控制的微網(wǎng)控制結(jié)構(gòu)如下圖所示二次控制仿真由兩臺采用下垂控制的變流器和一個負(fù)載組成的微網(wǎng)系統(tǒng)如右圖所示。兩臺變流器有著相同的下垂曲線，線路阻抗相同。二次控制仿真母線電壓的頻率和幅值如下所示。在0.05s時，微網(wǎng)系統(tǒng)二次控制開始工作，微網(wǎng)母線電壓被矯正到參考給定值311V和50Hz。頻率抬高了4Hz，電壓抬高了51V微電網(wǎng)母線頻率和電壓變化二次控制仿真可以發(fā)現(xiàn)二次控制輸出的Δf，ΔV并不嚴(yán)格等于母線電壓幅值和頻率的變化二次控制器輸出的校正值微電網(wǎng)母線電壓實際頻率抬高了4Hz，電壓幅值抬高了51V二次控制器輸出的頻率校正值為5Hz，電壓幅值校正值為47V校正值給定和實際變化不一致！二次控制仿真造成這一現(xiàn)象的原因是當(dāng)微網(wǎng)母線電壓變化時，負(fù)載功率也會發(fā)生變化，造成變流器的輸出功率變化，進(jìn)而使得變流器的工作點也發(fā)生了變化。二次控制中通常采用PI控制器自動適應(yīng)這種負(fù)載變化。變流器輸出有功變流器輸出無功L9.微電網(wǎng)二次控制仿真仿真實驗：孤島微網(wǎng)仿真仿真要求：直流電壓源：800V開關(guān)頻率：20kHz仿真時長：3s，變步長負(fù)載Rload：1s前為6Ω，1s變?yōu)?Ω。仿真實驗：孤島微網(wǎng)仿真課堂任務(wù)：根據(jù)L8中三組下垂控制仿真，分別加入二次控制，并使二次控制在2s后開始工作觀察兩個變流器的輸出電流（三相電流及dq電流），輸出功率，母線電壓的幅值及頻率，二次控制器的輸出，分析加入二次控制和不加入二次控制在不同狀態(tài)下的工作原理二次控制中兩個PI控制器的參數(shù)均為Kp=0.1,Ki=100深入研究問題：對三組仿真，畫出對應(yīng)的初始下垂曲線和二次控制調(diào)整后的下垂曲線，分析變流器工作點的變化，并簡要分析線路阻抗、負(fù)載功率對二次控制和下垂控制的影響仿真實驗部分報告提交要求提交L7/L8/L9報告。將PLECS仿真文件（.plecs文件）和實驗報告（.pdf）文件打包成.rar或.zip壓縮文件，壓縮文件命名為“L9_姓名_學(xué)號”，提交至canvas截止時間：5月2日23：59注意：請獨立完成仿真和報告，嚴(yán)禁抄襲！如無特殊原因，不要超過截止時間！L10、L11.微電網(wǎng)開放仿真仿真實驗：微網(wǎng)仿真邊界條件：電壓型變流器不少于2臺，采用下垂控制器實現(xiàn)功率分配；電流型變流器不少于2臺，采用主從控制器實現(xiàn)功率分配；所有變流器額定功率不低于10kW；變流器功率分配比例不能為三相電阻負(fù)載不少于2組。微網(wǎng)支路線路阻抗參數(shù)：Rline1=0.9Ω，Lline1=5mH；或Rline2=0.8Ω，Lline2=4mH仿真實驗：孤島微網(wǎng)仿真課堂任務(wù)：設(shè)計微電網(wǎng)結(jié)構(gòu)。計算多臺變流器的參數(shù)，包括各種下垂控制器、主從控制器。在各組負(fù)載變化時（從半載變?yōu)闈M載），分析母線電壓特性，單臺變流器的輸出電壓、輸出電流響應(yīng)，變流器之間功率分配特性。仿真實驗部分報告提交要求將PLECS仿真文件（.plecs文件）和實驗報告（.pdf）文件打包成