本文關(guān)鍵詞： 虛擬同步機(jī) 并網(wǎng)逆變器 功頻控制 虛擬勵(lì)磁 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量　出處：《哈爾濱工業(yè)大學(xué)》2016年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：伴隨國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展與化石能源枯竭的矛盾越來越顯著,以可再生能源為特色的分布式發(fā)電(Distributed Generation,DG)系統(tǒng)迅速占據(jù)了未來電力研究的關(guān)鍵位置。微電網(wǎng)(Micro-Grid,MG)提供了分布式發(fā)電系統(tǒng)應(yīng)用的方式,并網(wǎng)逆變器作為連接微電網(wǎng)和大電網(wǎng)之間的紐帶對(duì)微電網(wǎng)的運(yùn)行情況有重要影響。并網(wǎng)逆變器由電力電子器件為主體構(gòu)成,由此帶來一系列不足,包括系統(tǒng)低輸出阻抗、缺乏慣性、并網(wǎng)聯(lián)運(yùn)時(shí)的功率分配能力不足以及難以與現(xiàn)有電力系統(tǒng)的調(diào)控策略進(jìn)行配合。本文以微網(wǎng)并網(wǎng)逆變器為研究對(duì)象,通過建立數(shù)學(xué)模型,詳細(xì)分析其工作原理和特點(diǎn)。通過對(duì)微電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)分析與并網(wǎng)逆變器傳統(tǒng)控制策略進(jìn)行對(duì)比,研究傳統(tǒng)的并網(wǎng)逆變器控制策略中的不足,并引入模擬同步發(fā)電機(jī)特性的虛擬同步機(jī)(Virtual Synchronous Generator,VSG)控制策略。針對(duì)傳統(tǒng)電機(jī)與電力電子器件之間的差異,建立二階同步電機(jī)數(shù)學(xué)模型,通過數(shù)學(xué)模型分析建立同步電機(jī)關(guān)鍵參數(shù)與逆變器電路中關(guān)鍵參數(shù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系,運(yùn)用類比的思想建立兩者之間聯(lián)系,從而為控制策略提供理論依據(jù)與設(shè)計(jì)思路。對(duì)基于虛擬同步機(jī)的并網(wǎng)逆變器整體控制策略進(jìn)行研究。首先,對(duì)同步電機(jī)調(diào)速器與勵(lì)磁控制器原理進(jìn)行分析,類比設(shè)計(jì)頻率控制器與虛擬勵(lì)磁控制器。接著對(duì)模擬的同步電機(jī)本地進(jìn)行設(shè)計(jì),借助幅值相角的轉(zhuǎn)化引入復(fù)數(shù)形式的電阻電阻和同步電抗,實(shí)現(xiàn)模擬同步電機(jī)本體特性。之后在仿真平臺(tái)上完成全系統(tǒng)模型搭建,研究系統(tǒng)工作時(shí),不同工況下系統(tǒng)的動(dòng)、穩(wěn)態(tài)工作特性,分析驗(yàn)證轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的作用,并通過和同步電機(jī)、下垂控制進(jìn)行仿真對(duì)比,驗(yàn)證所設(shè)計(jì)的控制策略既可以模擬同步電機(jī)的外特性又能夠克服下垂控制的不足。最后,設(shè)計(jì)并搭建一套LCL型三相并網(wǎng)逆變器實(shí)驗(yàn)平臺(tái),對(duì)平臺(tái)硬件進(jìn)行介紹,在硬件平臺(tái)上進(jìn)行初步實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,證明所采用的控制策略的有效性與可行性。
[Abstract]:The contradiction between the development of national economy and the depletion of fossil energy is becoming more and more obvious. The distributed Generation Generation (DG) system, which is characterized by renewable energy, has rapidly occupied the key position of the future electric power research. Microgrid Micro-GridMGG provides the application of distributed generation system. Grid-connected inverter, as a link between microgrid and large grid, has an important influence on the operation of microgrid. Grid-connected inverter is composed of power electronic devices, which brings a series of shortcomings, including low output impedance of the system. Lack of inertia, lack of power distribution ability and difficulty in coordination with the existing power system regulation strategy. This paper takes the microgrid grid-connected inverter as the research object, through the establishment of mathematical model, By comparing the structure analysis of microgrid with the traditional control strategy of grid-connected inverter, the shortcomings of the traditional control strategy of grid-connected inverter are studied. The control strategy of virtual Synchronous generator is introduced to simulate the characteristics of synchronous generator. Aiming at the difference between traditional motor and power electronic device, the mathematical model of second-order synchronous motor is established. The relationship between the key parameters of synchronous motor and the key parameters of inverter circuit is established by mathematical model analysis, and the relationship between them is established by analogy. The whole control strategy of grid-connected inverter based on virtual synchronous machine is studied. Firstly, the principle of governor and excitation controller of synchronous motor is analyzed. The analog design of the frequency controller and the virtual excitation controller is followed by the local design of the simulated synchronous motor, and the complex resistance and synchronous reactance are introduced with the help of the transformation of the amplitude and phase angle. The whole system model is built on the simulation platform to study the dynamic and steady operating characteristics of the system under different operating conditions, and to analyze and verify the role of the moment of inertia. The sagging control is simulated and compared to verify that the designed control strategy can not only simulate the external characteristics of synchronous motor but also overcome the shortcomings of droop control. Finally, a set of experimental platform of LCL type three-phase grid-connected inverter is designed and built. The hardware of the platform is introduced, and the preliminary experiment is carried out on the hardware platform, which proves the effectiveness and feasibility of the control strategy.
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TM464

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