【摘 要】
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作为消纳可再生能源的有效途径,直流微电网通过简单拓扑结构集成光伏、风电等分布式能源、储能装置和负载,同时克服了交流系统频率瞬变、电网谐波等问题,具有广阔的发展前景。但由于分布式电源侧的动能或以其他形式存储的能量被电力电子变流器隔离而无法参与电压调节,直流微电网呈现惯性小、弱阻尼的特性。为合理有效地利用变流器使之为系统提供惯性支撑,同时防止惯性过大导致响应时间过慢或输出功率越限,需研究考虑多约束下参
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作为消纳可再生能源的有效途径,直流微电网通过简单拓扑结构集成光伏、风电等分布式能源、储能装置和负载,同时克服了交流系统频率瞬变、电网谐波等问题,具有广阔的发展前景。但由于分布式电源侧的动能或以其他形式存储的能量被电力电子变流器隔离而无法参与电压调节,直流微电网呈现惯性小、弱阻尼的特性。为合理有效地利用变流器使之为系统提供惯性支撑,同时防止惯性过大导致响应时间过慢或输出功率越限,需研究考虑多约束下参与惯性控制的各端变流器之间的协同控制方法及其调压效果。本文对直流微电网考虑多约束指标的虚拟电容控制及其多端协同方法进行了研究,旨在系统功率扰动下抑制直流母线电压波动、改善电能质量的同时,为直流微电网系统提供适度、合理、有效的惯性支撑,进而提高直流微电网系统的安全稳定性。完成的主要工作如下:（1）在典型直流微电网拓扑结构基础上,建立储能单元侧DC/DC变流器的数学模型并简述其控制原理,针对直流微电网的多储能单元研究其基本控制策略,并分析不同时间尺度上的一次/二次/三次调压及惯性控制,建立直流微电网调压体系,为后续虚拟电容协同控制技术的研究奠定基础。（2）为改善单端虚拟电容控制下设备的极限运行状态,提出一种考虑多约束指标的虚拟电容控制方法。在分析虚拟电容基本概念并深入探讨灵活虚拟电容控制的基础上,综合考虑蓄电池荷电状态、直流电压变化率、变流器瞬时输出功率及变流器单位时间内输出功率等影响因素,对各指标进行约束,并对虚拟电容的取值范围进行了讨论。（3）为实现多端虚拟电容控制下的电压协同、合理有效地发挥多储能单元的惯性潜力,提出基于灰色关联分析的虚拟电容协同控制策略。依据多储能单元的荷电状态及容量定量评估系统可调惯性,利用灰色关联分析法得出各端变流器的分配系数,并通过变异系数法求取各指标权重,从而为直流微电网提供有效的惯性支持。（4）采用小信号建模对直流微电网进行稳定性分析,揭示所提控制方法中主要控制参数对系统稳定性的影响规律,为关键参数取值提供了依据。通过搭建直流微电网硬件在环仿真实验平台,验证所提控制方法的有效性及稳定性分析的正确性。
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