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1.项目背景
微电网作为发挥分布式电源能效的一种有效方式,近年来引起了社会和学术界的广泛关注。协调控制技术是实现微电网安全稳定运行的关键问题,实验平台作为各种控制策略验证的有效手段。目前,欧盟、美国、日本等国家从自身的国情出发,依据不同的发展目的,建立了一批微电网实验室和示范工程。目前,我国一些技术领先的高校和科研单位也相继建成了一批实验室和示范工程。
国内外建成的实验室一方面针对微电网某种控制模式研究;另一方面对控制策略建模仿真与物理平台有效衔接有待进一步深入研究。实验平台需要能够对微电网多种控制模式,每种控制模式下的多种运行状态进行模拟,以便对分布式电源与微电网的控制策略、系统运行模式及运行性能进行研究、测试和评估。
目前,研究微电网控制理论建模仿真技术大都采用Matlab/Simulink和PSCAD/EMTDC等离线仿真水平,其仿真结果与物理系统的实际特性存在一定差距,有待提出一种数字物理相结合的数模混合仿真技术对控制策略加以验证。目前,分布式发电与微电网技术领域的数模混合仿真主要分为快速控制原型(Rapid Control Prototype, RCP)仿真和硬件在环(Hardware in the Loop, HiL)仿真两种形式。
本文提出一种基于NI-PXI(PCI Extensions for Instrumentation,PXI,面向仪器系统的PCI扩展)的微电网数字物理混合仿真平台设计方案。该平台可兼容微电网主从控制、对等控制以及分层控制三种控制模式数模仿真实验,同时可开展微电网联网运行、孤岛运行、联网/孤岛之间无缝切换以及黑启动多种运行模式数模仿真实验。为验证实验平台设计的合理性,本文最后开展了多控制模式下微电网多运行模式实验,实验结果验证设计方案的科学有效性。
2.实验系统结构
本文提出的实验系统原理图如下图所示,系统为三相,电压380 V,频率50 Hz。由光伏发电系统、风力发电系统、微型燃气轮机系统、锂电池储能系统、负荷模拟系统以及实时仿真平台构成。
实验平台结构
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