风-光-柴互补供电模态协调及混合控制研究

Influence of load characteristics on power quality is studied on the simulation platform. Mode coordination and hybrid control are carried out taking into account the load characteristics to solve the problem of dynamic adaptability when hybrid energy supply system applied to equipment. Then a smooth and seamless mode switching is achieved and system load dynamic adaptability is improved. The research content is as following : (1)operating conditions analysis and modeling of hybrid supply power system;(2) load characteristics and power quality associated analysis and experimental verification;(3) constructing modal coordination mechanisms based on Hamiltonian function;(4)researching on discrete/continuous hybrid control technique with wind-solar-diesel power supply system. The equipment load and power characteristics associated impact simulation and experiment platform is build up. The dynamic coupling model between load characteristics and system power quality is established. Then the mode coordination and hybrid control of wind-solar-diesel power supply system is studied considering the load characteristics. Finally, In the design development phase, distributed power equipment and load characteristics matching well; in the maintenance stage, a smooth and seamless mode switching is achieved and the system load dynamic adaptability is improved.

供用电双方关联影响日益紧密，为解决装备风-光-柴互补供电系统难以动态适应负荷特性的问题，项目通过建立装备负荷与电源特性关联影响仿真与实验系统，分析分布式电源和负荷关联作用机理，探索负荷特性对供电品质的影响规律，从供用双方关联角度开展系统模态协调与混合控制研究，从而实现互补发电设备的动态优化组合，并提高系统的负荷动态适应能力。研究内容为：（1）装备风-光-柴互补供电工况分析及模型建立。（2）负荷特性与供电品质动态耦合分析及试验验证。（3）基于Hamilton能量函数的系统模态协调机制构建。（4）装备风-光-柴互补供电离散-连续混合控制研究。项目与武器装备试验相结合，通过构建负荷特性与系统供电品质动态耦合模型，开展计及负荷特性的分布式混合控制研究。在设计研制阶段，实现分布式电源与装备负荷结构的有机匹配；在使用维护阶段，实现独立供电系统多模态间平滑无缝切换，从而满足负荷供电品质要求。

随着装备电气化程度的提高，非线性负荷结构所占比重越来越大，造成武器系统供用电双方相互影响日益复杂。针对装备互补独立供电系统，从谐波发生机理出发，提出了一种三相四线制非线性谐波负荷模型，解决了如何模拟仿真各类装备系统对供电母线的谐波特性影响的难题。针对装备电力系统中存在着一些冲击频率较高、作用时间短、功率变化快，峰值功率很高，但平均功率较低的负荷，在分析脉冲负载机理的基础上，设计了AC 半控型、AC 全控型和三相同幅三种脉冲性负载电路结构模型，分别可以模拟不同工况下脉冲性负荷。建立了装备负荷与电源特性关联影响仿真与实验系统，针对装备互补供电系统中典型的负荷用电特性，模拟装备供电母线电压、电流波形的暂态过程，开展了陆用装备各类负荷特性对供电品质和系统性能影响分析的仿真和试验验证工作，分析分布式电源和负荷关联作用机理，从而可以指导装备风-光-柴互补供电系统的论证、研制、优化设计。. 从供用双方关联角度开展系统模态协调与混合控制研究，建立风-光-柴互补供电系统运行控制仿真模型，提出基于优先级模型的能量管理策略和基于直流母线下垂特性的系统控制方法，并根据优先级模型制定了风-光-柴互补供电微网能量管理策略并分析了微源不同状态下的六种工作模式，对系统模态协调、能量优化分配进行仿真验证。针对微电网运行时系统功率分布波动性大、可控性差、抗负载扰动能力弱等问题，提出并设计了基于多代理技术与对等控制的联合供电系统分层控制体系；针对底层的逆变器的控制问题，提出了基于改进蚁群算法的模糊PID控制技术更好的实现对逆变电源的最优控制，使逆变电源获得理想的稳态、动态性能和良好的负荷动态适应能力，满足装备保障供电战技指标要求。