【摘要】：微電網(wǎng)作為清潔的可再生能源的一種并網(wǎng)應(yīng)用方式，由于其對區(qū)域供電和新能源消納等問題提供了新思路，目前正在被廣泛而深入的研究。作為清潔能源并網(wǎng)接口的并網(wǎng)變流器，通常采用下垂控制來為孤島運(yùn)行的微電網(wǎng)提供電壓支撐、實(shí)現(xiàn)并聯(lián)變流器之間無通信同步和按容量比例分配負(fù)荷、電源的“即插即用”等功能。然而由于微電網(wǎng)的弱電網(wǎng)特性，變流器并網(wǎng)線路較大的阻感比會導(dǎo)致變流器輸出功率不能近似解耦，從而影響其下垂控制的精度。另外變流器并網(wǎng)線路阻抗的不確定性還會導(dǎo)致變流器之間分擔(dān)的無功負(fù)荷不按設(shè)備容量比例，甚至?xí)谧兞髌鏖g出現(xiàn)較大無功環(huán)流。本課題為了克服上述問題，對傳統(tǒng)下垂控制進(jìn)行了改進(jìn)。首先建立了變流器的主電路和控制部分的數(shù)學(xué)模型，并設(shè)計了下垂控制以及電壓電流雙環(huán)控制器的參數(shù)。基于所建立的并網(wǎng)變流器的系統(tǒng)模型，分析出了導(dǎo)致輸出功率不能近似解耦、變流器間存在無功環(huán)流以及無功負(fù)荷不能按容量分配的原因，分別為：變流器線路阻抗阻性成分較大，總阻抗值與設(shè)備容量不匹配。針對這些原因，在變流器的控制環(huán)路中引入虛擬阻抗，并建立了包含變流器輸出阻抗、線路阻抗以及虛擬阻抗的系統(tǒng)阻抗模型。通過合理設(shè)計虛擬阻抗完成對變流器的系統(tǒng)阻抗頻率特性補(bǔ)償，使系統(tǒng)阻抗能同時滿足功率解耦、抑制無功環(huán)流和改善無功分配精度的要求。此外，針對虛擬阻抗會導(dǎo)致的變流器輸出電壓的幅值跌落，又在改進(jìn)下垂控制中加入電壓頻率和幅值的調(diào)整環(huán)節(jié)，使變流器的輸出電壓符合電網(wǎng)要求。在Matlab/Simulink下搭建仿真模型對所提改進(jìn)下垂控制策略進(jìn)行仿真驗(yàn)證。搭建基于TMS320F28335控制器的三相電壓源變流器并聯(lián)實(shí)驗(yàn)平臺，對該控制策略完成實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果都證明了本文給出的基于虛擬阻抗的改進(jìn)下垂控制的有效性。
【學(xué)位授予單位】：西安理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TM46
【圖文】：

西安理工大學(xué)工程碩士專業(yè)學(xué)位論文根據(jù)圖 2-6 可以得出電流控制環(huán)的開環(huán)傳遞函數(shù)如下：1 13 2)(()pwm p pwm iif f fkfK K s K KG sL Ts +L R T s R s=+ ++（2-13）在實(shí)際工程中，根據(jù)電流控制環(huán)開環(huán)傳遞函數(shù)頻率特性的穿越頻率和相位裕度確定合適的 PI 參數(shù)。如圖 2-7 所示，采用控制變量法，分別繪制電流 PI 控制器比例系數(shù) Kp1與積分系數(shù) Ki1取不同值時對應(yīng)的系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)頻率特性。當(dāng) Kp1分別取 5，10，15，20 與 25，隨著系數(shù)增大：穿越頻率變大，幅頻特性在高頻段輕微上移，但處于 0dB線以下；相頻特性下移，相位裕度減小，但仍然大于 45°，因此最后取 Kp1=20。Ki1分別取 50，100，150，200 與 250，隨著系數(shù)增大：只有低頻段幅頻特性上移，有利于消除靜差，中頻段與高頻段不受影響，因此最后取 Ki1=200。

圖 2-8 電流控制環(huán)開環(huán)傳遞函數(shù) Bode 圖-8 The Bode plot for open-loop transfer function of current contr環(huán)參數(shù)選取流器控制框圖可以得出電壓控制環(huán)的結(jié)構(gòu)框圖如圖 2=Kp2+Ki2/s，1/ Cfs 為濾波電容等效傳遞函數(shù)，濾波電相同。+G2(s) G1(s)Rf +Lf s1C+__iLuuiLKpwm1+T s圖 2-9 電壓控制環(huán)結(jié)構(gòu)框圖Fig.2-9 The block diagram of voltage control loop圖可以得出電壓控制環(huán)的開環(huán)傳遞函數(shù)如下：21 2 1 2 2 1 1 25 4 3 1 ( )( ) ( ) ( pwm p p pwm i p i p pwm i if f f f f f f pwm p f pwmK K K s K K K K K s K K Ks C L C R T s T C R C K K s C K + + ++ + + + + +

(a)比例系數(shù) (b)積分系數(shù)圖 2-10 比例系數(shù)與積分系數(shù)對變流器電壓控制環(huán)開環(huán)傳函特性的影響Fig.2-10 The influence of proportional and integral coefficient on the open-loop transfer characteristics of theconverter voltage control loop如圖 2-11 所示，分別取電壓 PI 控制器中的比例項 Kp2=0.1，積分項 Ki1=250。引入電壓 PI 控制器后，低頻段幅頻特性上移，利于消除靜差，高頻段幅頻特性下移，利于減小高頻干擾。系統(tǒng)穿越頻率由 1000Hz 減小至 300Hz，小于電流控制環(huán) 800Hz，使得內(nèi)環(huán)帶寬大于外環(huán)，同時相位裕度為 65°，提高了系統(tǒng)穩(wěn)定性。

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1 周繼紅;楊維滿;;逆變器無線并聯(lián)控制方案的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)[J];電子設(shè)計工程;2013年17期

2 姜婷婷;;膠帶輸送機(jī)并聯(lián)控制在洗煤廠的應(yīng)用[J];山東煤炭科技;2016年09期

3 韋統(tǒng)振,李耀華,朱海濱;變流器外特性下垂并聯(lián)控制方法的分析、設(shè)計和性能比較[J];電工電能新技術(shù);2005年01期

4 張鵬;羅t

本文編號：2780853