【摘要】：微電網(wǎng)作為整合各種分布式電源的有效途徑,已經(jīng)成為了分布式發(fā)電領(lǐng)域的研究重點和熱點。然而,以電力電子逆變器為接口的微源響應(yīng)速度快,外特性較硬,導(dǎo)致系統(tǒng)容易產(chǎn)生振蕩,穩(wěn)定性不高。虛擬同步發(fā)電機(Virtual Synchronous Generator,VSG)控制技術(shù)作為一種模擬同步發(fā)電機特性的方法,可為微電網(wǎng)系統(tǒng)帶來如同步發(fā)電機固有的旋轉(zhuǎn)慣性特性,對解決微網(wǎng)系統(tǒng)慣性缺失的問題,提高微網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性具有重要意義。本文在歸納總結(jié)了目前微網(wǎng)逆變器的控制策略的基礎(chǔ)上,圍繞微源逆變器VSG控制問題。首先詳細分析了微源逆變器電壓控制的結(jié)構(gòu),給出了逆變器SVPWM電壓控制的基本原理,設(shè)計了電壓電流雙環(huán)解耦控制器和濾波器。其次,在分析同步發(fā)電機控制結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,給出了虛擬同步發(fā)電機控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu);通過對同步發(fā)電機調(diào)速器單元調(diào)頻原理的分析,設(shè)計了VSG控制的功頻控制器;通過對勵磁控制系統(tǒng)調(diào)壓原理的分析,設(shè)計了VSG控制的勵磁控制器。最后,針對VSG暫態(tài)響應(yīng)過程中頻率調(diào)節(jié)問題,深入地分析了虛擬慣量與虛擬轉(zhuǎn)子角頻率變化率之間的關(guān)系,利用虛擬同步發(fā)電機虛擬慣量靈活可變的特點,提出了一種自適應(yīng)虛擬慣量的虛擬同步發(fā)電機控制策略,實現(xiàn)虛擬慣量隨轉(zhuǎn)子角頻率變化率不同而自適應(yīng)調(diào)整,還分析了自適應(yīng)參數(shù)在不同轉(zhuǎn)子角頻率下對虛擬慣量的影響,并且重新設(shè)計了虛擬同步發(fā)電機的功頻控制器。在MATLAB/Simulink中搭建了VSG控制策略的仿真模型和自適應(yīng)虛擬慣量控制策略的仿真模型,通過VSG控制策略與傳統(tǒng)下垂控制策略仿真結(jié)果的比較,表明了所設(shè)計的VSG不僅模擬了同步發(fā)電機的下垂外特性,還模擬了同步發(fā)電機的旋轉(zhuǎn)慣性特性。通過自適應(yīng)虛擬慣量的VSG控制與傳統(tǒng)固定慣量的VSG控制進行比較,仿真結(jié)果驗證了所提自適應(yīng)虛擬慣量的VSG控制策略實現(xiàn)了虛擬慣量實時根據(jù)轉(zhuǎn)子角頻率變化率變化而調(diào)整,解決了VSG暫態(tài)響應(yīng)過程中頻率恢復(fù)過慢的問題。
[Abstract]:As an effective way to integrate all kinds of distributed generation, microgrid has become the research focus and hotspot in the field of distributed generation. However, the micro-source with power electronic inverter as the interface has a fast response speed and a hard external characteristic, which leads to the system oscillation easily and the stability is not high. Virtual synchronous generator (Virtual Synchronous Generator,VSG) control technology, as a method to simulate the characteristics of synchronous generator, can bring rotating inertia characteristics such as synchronous generator to micro-grid system, and solve the problem of inertia deficiency in micro-grid system. It is important to improve the stability of microgrid system. On the basis of summing up the current control strategy of microgrid inverter, this paper focuses on the VSG control problem of microsource inverter. Firstly, the structure of microsource inverter voltage control is analyzed in detail, the basic principle of inverter SVPWM voltage control is given, and the voltage and current double loop decoupling controller and filter are designed. Secondly, on the basis of analyzing the control structure of synchronous generator, the control system structure of virtual synchronous generator is given, and the power frequency controller controlled by VSG is designed by analyzing the frequency modulation principle of governor unit of synchronous generator. The excitation controller controlled by VSG is designed by analyzing the voltage regulation principle of excitation control system. Finally, aiming at the problem of frequency regulation in the transient response of VSG, the relationship between the virtual inertia and the angular frequency change rate of the virtual rotor is deeply analyzed. The virtual inertia of the virtual synchronous generator is flexible and variable. A virtual synchronous generator control strategy with adaptive virtual inertia is proposed, which can adjust the virtual inertia adaptively with the change rate of rotor angular frequency. The influence of adaptive parameters on virtual inertia is also analyzed. The power and frequency controller of virtual synchronous generator is redesigned. The simulation model of VSG control strategy and adaptive virtual inertia control strategy are built in MATLAB/Simulink. The simulation results of VSG control strategy and traditional droop control strategy are compared. It is shown that the designed VSG not only simulates the droop characteristics of the synchronous generator, but also simulates the rotational inertia characteristics of the synchronous generator. By comparing the adaptive virtual inertia VSG control with the traditional fixed inertia VSG control, the simulation results show that the proposed VSG control strategy of the adaptive virtual inertia can adjust the virtual inertia according to the rotor angular frequency change in real time. The problem of slow frequency recovery in the transient response of VSG is solved.
【學(xué)位授予單位】：沈陽工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TM341;TM464

【參考文獻】

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本文編號：2328118