發(fā)布時(shí)間：2020-08-08 10:13

【摘要】：在傳統(tǒng)發(fā)電技術(shù)弊端逐漸凸顯的背景下,基于光伏和風(fēng)電等清潔能源的分布式發(fā)電技術(shù)正蓬勃發(fā)展。為了實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)對(duì)大規(guī)模分布式發(fā)電系統(tǒng)的消納,微網(wǎng)(Microgrid,MG)的概念誕生了。虛擬同步發(fā)電機(jī)(Virtual Synchronous Generators,VSG)技術(shù)由于可模仿同步發(fā)電機(jī)的外特性和運(yùn)行特性,已成為目前微網(wǎng)逆變器的主流控制策略之一。離網(wǎng)和并網(wǎng)是微網(wǎng)逆變器的兩種運(yùn)行模式,設(shè)計(jì)相應(yīng)無(wú)縫切換控制策略可抑制切換時(shí)刻的電流沖擊等不利影響,最終實(shí)現(xiàn)運(yùn)行模式間的無(wú)縫切換。本文對(duì)如何實(shí)現(xiàn)微網(wǎng)VSG逆變器離并網(wǎng)無(wú)縫切換的問(wèn)題進(jìn)行了詳細(xì)的分析研究。首先,本文詳細(xì)介紹了VSG控制策略的具體實(shí)現(xiàn)方式,包括定子電磁方程、轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程、調(diào)速器和勵(lì)磁控制器的設(shè)計(jì),分析電壓電流雙閉環(huán)控制中內(nèi)環(huán)反饋?zhàn)兞康倪x擇依據(jù)以及關(guān)鍵參數(shù)對(duì)VSG逆變器穩(wěn)定運(yùn)行的影響,并設(shè)計(jì)了變虛擬轉(zhuǎn)動(dòng)慣量控制策略,優(yōu)化負(fù)載突變暫態(tài)過(guò)程中的頻率恢復(fù)曲線,實(shí)現(xiàn)了VSG逆變器在并網(wǎng)和離網(wǎng)兩種模式下的穩(wěn)定運(yùn)行。其次,對(duì)VSG逆變器離并網(wǎng)切換過(guò)程進(jìn)行分析,總結(jié)出實(shí)現(xiàn)無(wú)縫切換的條件。由于鎖相環(huán)(Phase-locked Loop,PLL)可以精準(zhǔn)提取待測(cè)電壓的相位,因此設(shè)計(jì)了一種基于PLL的無(wú)縫切換控制策略,策略主要包括頻率補(bǔ)償環(huán)節(jié)、幅值補(bǔ)償環(huán)節(jié)以及無(wú)縫切換開(kāi)關(guān)信號(hào)形成等部分,最終實(shí)現(xiàn)單臺(tái)VSG逆變器離并網(wǎng)的無(wú)縫切換。另外,由于PLL的引入可能進(jìn)一步增加系統(tǒng)的復(fù)雜程度,使VSG控制失去其不需要PLL的優(yōu)勢(shì),因此設(shè)計(jì)一種基于虛擬功率的無(wú)縫切換控制策略。將實(shí)現(xiàn)虛擬功率為零作為控制目標(biāo),對(duì)基于虛擬功率的VSG逆變器無(wú)縫切換控制策略進(jìn)行設(shè)計(jì),建立小信號(hào)模型,進(jìn)行穩(wěn)定性分析。并將其與基于PLL的無(wú)縫切換控制策略進(jìn)行對(duì)比,以便根據(jù)實(shí)際工程需求選擇適合的無(wú)縫切換控制策略。最后,為了提高微網(wǎng)系統(tǒng)的整體容量與可靠性,多逆變器并聯(lián)是最直接的解決方式。通過(guò)參數(shù)配置可實(shí)現(xiàn)多VSG逆變器并聯(lián)的功率分配,將基于PLL和基于虛擬功率的無(wú)縫切換控制策略推廣到多VSG逆變器并聯(lián)運(yùn)行的微網(wǎng)系統(tǒng)中以實(shí)現(xiàn)多機(jī)并聯(lián)離并網(wǎng)無(wú)縫切換。針對(duì)不同工況以及并網(wǎng)瞬間逆變器間的環(huán)流問(wèn)題在MATLAB/Simulink中進(jìn)行仿真分析。
【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】：2019
【分類號(hào)】：TM464

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