基于卡爾曼狀態(tài)估計(jì)的微電網(wǎng)電壓和無功控制方法研究.pdf

1、微電網(wǎng)技術(shù)是智能電網(wǎng)技術(shù)的重要組成部分，是實(shí)現(xiàn)分布式電源大規(guī)模利用的有效方式之一。目前，微電網(wǎng)運(yùn)行控制技術(shù)大多依賴通信系統(tǒng)的支持，然而，通信系統(tǒng)帶來的數(shù)據(jù)丟包、通信延遲、高成本等問題極大地制約了微電網(wǎng)的發(fā)展和工業(yè)應(yīng)用。本論文以提高微電網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性、控制系統(tǒng)可靠性和靈活性為導(dǎo)向，以實(shí)現(xiàn)無通信系統(tǒng)條件下的電壓控制和功率控制為目標(biāo)，提出了基于狀態(tài)估計(jì)器的電壓控制和無功控制方法。分別對(duì)微電網(wǎng)小信號(hào)模型、狀態(tài)估計(jì)方法、電壓控制方法和無功功率控制

2、方法進(jìn)行了深入研究，論文的研究內(nèi)容包括以下四個(gè)部分。
　　首先，分別建立了分布式發(fā)電機(jī)(DG，Distributed Generator)小信號(hào)模型、網(wǎng)絡(luò)小信號(hào)模型以及負(fù)荷小信號(hào)模型，將每個(gè)子系統(tǒng)變換至公共坐標(biāo)系，建立了完整的微電網(wǎng)小信號(hào)模型。研究結(jié)果表明:建立的微電網(wǎng)小信號(hào)模型可以有效反映DG單元狀態(tài)和微電網(wǎng)電壓響應(yīng)，為系統(tǒng)分析和綜合提供基礎(chǔ)。
　　其次，提出了一種基于卡爾曼濾波的微電網(wǎng)狀態(tài)估計(jì)方法:通過測量分布式發(fā)電機(jī)的

3、局部電壓電流信息，應(yīng)用卡爾曼濾波器在無通信系統(tǒng)條件下觀測微電網(wǎng)狀態(tài)。研究結(jié)果表明:卡爾曼估計(jì)器可以準(zhǔn)確估計(jì)分布式發(fā)電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)和系統(tǒng)電壓響應(yīng)。
　　再次，提出了一種基于卡爾曼狀態(tài)估計(jì)的微電網(wǎng)電壓控制方法，該方法由電壓估計(jì)器和電壓控制器組成。通過電壓估計(jì)器動(dòng)態(tài)觀測系統(tǒng)電壓的響應(yīng)，電壓控制器根據(jù)估計(jì)結(jié)果實(shí)施無偏電壓控制;分析了電壓控制器的動(dòng)態(tài)特性，揭示了電壓控制器參數(shù)與控制器動(dòng)態(tài)特性的關(guān)系;研究了電壓控制策略在多種參數(shù)攝動(dòng)情況下的魯

4、棒性，并對(duì)線路參數(shù)攝動(dòng)、負(fù)荷參數(shù)變化、多擾動(dòng)負(fù)荷、LC濾波器攝動(dòng)、輸出阻抗攝動(dòng)、發(fā)電機(jī)故障多種參數(shù)攝動(dòng)情況進(jìn)行了魯棒性分析和驗(yàn)證。研究結(jié)果表明:基于卡爾曼狀態(tài)估計(jì)的電壓控制方法可以在無通信系統(tǒng)條件下實(shí)現(xiàn)無偏電壓控制，并對(duì)參數(shù)攝動(dòng)有較好的魯棒性。
　　最后，提出了一種基于卡爾曼狀態(tài)估計(jì)的微電網(wǎng)無功和電壓優(yōu)化控制方法。將微電網(wǎng)無功功率和電壓控制問題轉(zhuǎn)化為線性系統(tǒng)漸進(jìn)跟蹤和擾動(dòng)抑制問題，分析了微電網(wǎng)功率跟蹤和電壓擾動(dòng)抑制的條件，并重構(gòu)了

5、系統(tǒng)模型的輸入輸出關(guān)系;對(duì)改進(jìn)的小信號(hào)模型進(jìn)行了靈敏度分析;提出了狀態(tài)估計(jì)器，根據(jù)分布式電源局部電壓和電流信息估計(jì)無功偏差和系統(tǒng)電壓，進(jìn)而提出了基于卡爾曼狀態(tài)估計(jì)的微電網(wǎng)無功和電壓優(yōu)化控制方法;分析了優(yōu)化控制器的動(dòng)態(tài)特性。研究結(jié)果表明:基于卡爾曼狀態(tài)估計(jì)的微電網(wǎng)優(yōu)化控制方法可以在無通信系統(tǒng)條件下同時(shí)實(shí)施無功功率分配和系統(tǒng)電壓控制。
　　本論文通過理論分析、仿真驗(yàn)證以及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證對(duì)研究內(nèi)容進(jìn)行了分析和論證，本文的研究成果可以提高微電網(wǎng)