本文選題：分布式發(fā)電　切入點：微網(wǎng)　出處：《東北電力大學(xué)》2016年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：為了解決日益嚴(yán)重的環(huán)境污染問題和能源危機,基于清潔可再生能源的分布式發(fā)電技術(shù)正迅猛發(fā)展。微電網(wǎng)作為分布式電源并網(wǎng)的重要形式之一,是電網(wǎng)和可再生能源之間的橋梁,可有效降低分布式電源的功率波動對大電網(wǎng)的沖擊,提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。然而,與傳統(tǒng)的同步發(fā)電機相比,采取傳統(tǒng)控制策略的微網(wǎng)逆變器幾乎沒有慣性,更無法為電網(wǎng)提供必要的電壓和頻率支撐。因此,通過采取適當(dāng)?shù)目刂撇呗詠砀纳品植际诫娫吹恼{(diào)頻調(diào)壓特性,對未來大規(guī)模新能源微電網(wǎng)具有重大的意義。如果能使并網(wǎng)逆變器具有與類似與同步發(fā)電機的外特性,就能改善分布電源并網(wǎng)特性,提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。為了使逆變器模擬傳統(tǒng)同步發(fā)電機的動態(tài)特性,本文研究了一種基于synchronverters的改進(jìn)型虛擬同步發(fā)電機控制策略,在原有基礎(chǔ)上增加了底層電壓電流控制,用來保證波形質(zhì)量以及限制短路電流,同時增加了二次調(diào)頻功能,使得頻率能恢復(fù)到額定值。與傳統(tǒng)的微網(wǎng)逆變器控制方法相比,虛擬同步發(fā)電機控制可以實現(xiàn)并網(wǎng)/孤島模式無縫切換,提供必要的電壓與頻率支持,增加系統(tǒng)轉(zhuǎn)動慣量,自動與電網(wǎng)保持同步,且不需要鎖相環(huán)。虛擬同步發(fā)電機控制策略可以分成上層的功率控制與底層的電壓電流雙環(huán)控制兩部分。其中底層電壓電流環(huán)采用的是電壓矢量定向控制,文中首先建立VSC在d-q旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型,在此基礎(chǔ)上完成電壓電流控制器參數(shù)設(shè)計。根據(jù)同步發(fā)電機的電磁暫態(tài)模型設(shè)計了功率外環(huán),控制有功功率與無功功率。通過改變有功功率的設(shè)定值實現(xiàn)二次調(diào)頻功能,從而消除一次調(diào)頻產(chǎn)生的頻率偏差。重點研究了基于小信號分析的系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型建立方法以及利用頻率響應(yīng)法設(shè)計控制器參數(shù),深入討論了線路阻抗對系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響,并利用虛擬阻抗模擬同步阻抗,使該控制策略適用與不同電壓等級電網(wǎng)。虛擬同步發(fā)電機在并網(wǎng)前有一個預(yù)同步過程。文中給出了兩種預(yù)同步方法,一種是虛擬電樞電流法,另一種是三相鎖相環(huán)法,可避免在并網(wǎng)時由于逆變器電壓與電網(wǎng)電壓在幅值及相位上的偏差而產(chǎn)生的過電流。最后,通過不同微網(wǎng)運行狀態(tài)仿真實驗驗證了上述虛擬同步發(fā)電機控制策略及其控制器參數(shù)設(shè)計方法的有效性。
[Abstract]:In order to solve the increasingly serious environmental pollution and energy crisis, distributed generation technology based on clean and renewable energy is developing rapidly. It is a bridge between power grid and renewable energy, which can effectively reduce the impact of power fluctuation of distributed generation on large power grid and improve system stability. However, compared with the traditional synchronous generator, The microgrid inverter with traditional control strategy has almost no inertia, and can not provide the necessary voltage and frequency support for the power network. Therefore, by adopting appropriate control strategy, the frequency modulation and voltage regulation characteristics of distributed power generation can be improved. It is of great significance for the future large-scale new energy microgrid. If the grid-connected inverter has the external characteristics of similar and synchronous generators, it can improve the grid-connected characteristics of the distributed power supply. In order to make the inverter simulate the dynamic characteristics of traditional synchronous generator, an improved control strategy of virtual synchronous generator based on synchronverters is studied in this paper. It is used to guarantee the waveform quality and limit the short-circuit current, at the same time, the secondary frequency modulation function is added, so that the frequency can be restored to the rated value. Compared with the traditional control method of micro-grid inverter, Virtual synchronous generator control can realize seamless switching of grid-connected / islanding mode, provide necessary voltage and frequency support, increase the moment of inertia of the system, and automatically keep synchronization with the power grid. The control strategy of virtual synchronous generator can be divided into two parts: upper layer power control and bottom voltage current double loop control. In this paper, the mathematical model of VSC in d-q rotating coordinate system is established firstly, and the parameters of voltage and current controller are designed on this basis. The power outer loop is designed according to the electromagnetic transient model of synchronous generator. Control active power and reactive power. By changing the set value of active power to achieve the secondary frequency modulation function, In order to eliminate the frequency deviation caused by primary frequency modulation, the mathematical model building method based on small signal analysis and the design of controller parameters based on frequency response method are studied, and the influence of line impedance on the stability of the system is discussed. Using the virtual impedance to simulate the synchronous impedance, the control strategy is suitable for different voltage level power networks. There is a pre-synchronization process before the virtual synchronous generator is connected to the grid. In this paper, two presynchronization methods, one is the virtual armature current method, are presented. The other is the three-phase phase-locked loop method, which can avoid the overcurrent caused by the deviation between the inverter voltage and the grid voltage in amplitude and phase when connected to the grid. Finally, The control strategy of the virtual synchronous generator and the design method of the controller parameters are verified by the simulation experiments of different microgrid operation states.
【學(xué)位授予單位】：東北電力大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TM31;TM464

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：1570330