【摘要】：微電網(wǎng)是一個將多種新能源分布式發(fā)電單元、控制中心、本地負(fù)荷整合在一起的小型電網(wǎng)系統(tǒng),能夠自身穩(wěn)定運行,有效地解決了間歇性新能源對大電網(wǎng)帶來的不確定發(fā)電問題。微電網(wǎng)可以與大電網(wǎng)并網(wǎng)運行也可脫網(wǎng)進(jìn)入孤島運行模式,在大電網(wǎng)出現(xiàn)故障時進(jìn)入孤島運行模式,可以為本地負(fù)載繼續(xù)供電,充分發(fā)揮新能源分布式發(fā)電的優(yōu)勢。通常微電網(wǎng)有多個分布式發(fā)電單元,在微電網(wǎng)孤島運行時,各逆變器如何控制以維持微電網(wǎng)電壓幅值和頻率的穩(wěn)定、如何實現(xiàn)“即插即用”以及如何控制各逆變器根據(jù)其自身的容量合理分擔(dān)負(fù)荷是微電網(wǎng)需要解決的關(guān)鍵技術(shù)。本文以由多個光伏逆變器組成的微電網(wǎng)為背景,從單體逆變器入手,研究能夠“即插即用”、自適應(yīng)穩(wěn)壓穩(wěn)頻、合理分擔(dān)負(fù)荷等關(guān)鍵控制策略,研究與大電網(wǎng)快速同步的主動同步方法,從而實現(xiàn)微電網(wǎng)與大電網(wǎng)并網(wǎng)運行、獨立運行以及平滑并脫網(wǎng)切換。本文選擇二極管箝位三電平逆變器作為主電路拓?fù)?首先分析了其工作原理,利用狀態(tài)空間平均方法建立了數(shù)學(xué)模型,針對其存在中點電位不平衡問題研究了基于空間電壓矢量調(diào)制算法的軟件平衡控制策略。為了實現(xiàn)逆變器雙模式運行和平滑切換,本文研究了基于電流下垂控制的微電網(wǎng)多機逆變器并聯(lián)運行控制,提出了帶有虛擬電阻的自適應(yīng)電流下垂控制策略,可精確實現(xiàn)多機逆變器按容量成比例分擔(dān)負(fù)荷并聯(lián)運行,同時消除了系統(tǒng)阻抗對有功電流輸出的影響,減小逆變器等效輸出阻抗對母線電壓的影響;為了使系統(tǒng)阻抗呈阻性,設(shè)計了帶有虛擬電阻的電壓電流雙閉環(huán)控制器。本文還對基于電流下垂控制下的微電網(wǎng)系統(tǒng)穩(wěn)定性進(jìn)行了分析,建立系統(tǒng)的小信號模型,通過繪制根軌跡描述有功電流下垂系數(shù)、等效系統(tǒng)阻抗角等參數(shù)的變化對系統(tǒng)穩(wěn)定性和響應(yīng)速度的影響。針對非隔離型三相光伏并網(wǎng)逆變器系統(tǒng)中漏電流問題,首先分析了已有漏電流抑制方法存在橋臂側(cè)電流低頻振蕩和連接線電流有效值過大的問題的原因,在建立電路等效模型的基礎(chǔ)上,提出獨立分裂電容+LMZVM與LMSVM調(diào)制相結(jié)合的軟硬件綜合漏電流抑制方法,此方法在改進(jìn)硬件電路的基礎(chǔ)上改變調(diào)制方式,減小共模電壓變化率,達(dá)到同時抑制漏電流和減小連接線電流有效值的目的。通過實驗證明了所提漏電流抑制方案的有效性。微電網(wǎng)的工作模式可以分為并網(wǎng)運行模式和孤島運行模式,當(dāng)從孤島模式向并網(wǎng)模式切換時,微電網(wǎng)側(cè)的電壓信息需要滿足一定的標(biāo)準(zhǔn),才能實現(xiàn)模式切換,否則,將產(chǎn)生較大的沖擊電流,對系統(tǒng)的穩(wěn)定運行及設(shè)備造成損壞。本文研究了微電網(wǎng)與大電網(wǎng)主動同步控制,其中一個關(guān)鍵問題是滑差信號檢測,本文提出了基于dq坐標(biāo)變換的滑差信號檢測方法,即將A、B、C三相電壓信號轉(zhuǎn)換至兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系,通過簡單有效的計算,可以迅速且準(zhǔn)確的得到微電網(wǎng)和大電網(wǎng)兩側(cè)電壓之間的幅值差、相位差和頻率差。在此基礎(chǔ)上本文提出了偏置量恢復(fù)的頻率和電壓幅值閉環(huán)主動同步方法及分層同步控制方案,從而實現(xiàn)微電網(wǎng)與大電網(wǎng)的快速同步和無沖擊并網(wǎng)。通過仿真和實驗平驗證了該主動同步控制方案的正確性和有效性。
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TM464

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2632586