摘要
微电网是一种通过电力电子变换器接口将多个负荷、多个发电单元和储能系统连接到一起的小型供配电网络。由于发电单元固有的间歇性、随机性特点，在微电网稳定的基础上进行优化控制成为一个重要的研究课题。在仔细分析与总结现有提高小信号稳定性方法的基础上，本文首先建立小信号模型，通过稳定性分析得出主导控制参数的稳定边界，然后提出了基于矩阵摄动理论的微电网稳定与优化控制策略，最后通过仿真验证了本文所提控制策略的正确性。 首先，本文对微电网的背景、微电网的结构进行了综述，阐述了微电网稳定的重要性及小信号稳定性分析方法，并总结了稳定与优化控制的现有方法，对矩阵摄动理论、优化算法进行了简单论述，并建立了整个微电网的小信号模型。 其次，以本文算例为基础，将电路参数及测量的变量数值代入系数矩阵，求解其特征值并进行稳定性分析，分别画出有功无功下垂系数、电压控制器参数、电流控制器参数变化时的根轨迹图，分析出主导控制参数，然后对特征值灵敏度进行分析，验证用根轨迹图分析出的主导控制参数的正确性。利用根轨迹图并结合从MATLAB中得到的特征值数据，解出主导控制参数的稳定边界。 再次，详细阐述了优化控制原理，建立了以小信号稳定性、阻尼比、稳定裕度为指标的初次优化控制模型，由于优化算法执行时需要迭代进行，这就使得系数矩阵需重复形成，特征值需重复求解，计算量太大，参数摄动对系统的影响形式也不清楚，于是将矩阵摄动理论与人工鱼群优化算法结合对模型求解。并将初次优化所得参数代入系数矩阵中，通过特征值分布图、阻尼比的柱状图对计算结果验证。由于下垂控制为有差调节，为了进一步提高小信号稳定性，减小电压幅值、频率的偏差，又建立再次优化控制模型，并用人工鱼群算法求解。 最后，应用MATLAB/SIMULINK搭建了所提优化控制策略的仿真模型，对未加优化、仅加入初次优化控制、加入初次优化控制与再次优化控制的仿真模型分别施加公共负载扰动、本地负载扰动，仿真结果证明了本文所提控制策略的正确性与有效性，并用VC++上位机软件编写上位机界面进行实时监控。
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