隨著能源危機以及環(huán)境問題的日益突出,大力推進(jìn)光伏等分布式電源大規(guī)模友好并網(wǎng)成為未來電網(wǎng)發(fā)展的必然趨勢。而隨著電網(wǎng)中光伏發(fā)電等分布式電源滲透率的提高,如何實現(xiàn)分布式電源的友好接入,有效調(diào)控以及穩(wěn)定運行是亟需解決的問題,也是目前面臨的重要挑戰(zhàn)。本文以虛擬同步發(fā)電機(VSG)為研究對象,以三相不平衡電網(wǎng)為研究背景,研究VSG在不平衡電網(wǎng)下的控制方法,提高光伏發(fā)電系統(tǒng)在不平衡電網(wǎng)下的運行性能。首先,本文綜述VSG的研究現(xiàn)狀以及不平衡電網(wǎng)下的逆變器控制方法,分析不平衡電網(wǎng)下VSG控制方法研究的必要性。以三相逆變器為研究對象,基于VSG的基本原理和數(shù)學(xué)模型,分析VSG同步電抗的實現(xiàn)方式,并在此基礎(chǔ)上,分析不同同步電抗實現(xiàn)方式下的VSG的輸出阻抗特性。進(jìn)而,給出不平衡系統(tǒng)的量化方法,并分析不平衡電網(wǎng)對VSG系統(tǒng)的不利影響。為了進(jìn)一步分析VSG系統(tǒng)的穩(wěn)定性以及參數(shù)設(shè)計方法,結(jié)合動態(tài)相量的概念,建立系統(tǒng)的動態(tài)小信號模型,在分析系統(tǒng)穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上,兼顧功率解耦以及同步諧振抑制的思想,給出基于虛擬阻抗的參數(shù)設(shè)計方法。為準(zhǔn)確地提取正負(fù)序分量,采用基于交叉解耦的復(fù)系數(shù)濾波器的正負(fù)序分離方法。針對不平衡電網(wǎng)下的功率波動以及電流不平衡問題,推導(dǎo)負(fù)序電流與不平衡電流以及功率二倍頻波動之間的關(guān)系。提出不改變VSG電壓源屬性的復(fù)合型VSG控制方法,改善并網(wǎng)運行時的功率電流質(zhì)量,提高系統(tǒng)帶不平衡負(fù)載的能力。在PLECS仿真環(huán)境下搭建VSG仿真模型,驗證復(fù)合型VSG控制方法的正確性。最后,基于三相逆變器實驗樣機,進(jìn)行相關(guān)驗證工作。實驗結(jié)果證明本文所提復(fù)合型VSG控制方法能在電網(wǎng)電壓不平衡時,實現(xiàn)電流平衡以及功率恒定的統(tǒng)一控制,同時,保證離網(wǎng)時逆變器能輸出穩(wěn)定的對稱三相電壓,為負(fù)載(包括不平衡負(fù)載)提供穩(wěn)定的電壓支撐。
【學(xué)位單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TM341;TM464
【部分圖文】：

本章在三相逆變器實驗平臺上完成了復(fù)合型 VSG 控制方法與傳統(tǒng) VSG方法的對比實驗。首先介紹實驗平臺整體結(jié)構(gòu)。然后給出系統(tǒng)的設(shè)計指標(biāo)件平臺參數(shù)。最后，基于傳統(tǒng) VSG 控制方法和本文所提控制方法分別在平網(wǎng)、不平衡電網(wǎng)和離網(wǎng)工況下進(jìn)行實驗驗證與分析，驗證本文所提控制方優(yōu)越性。.1 實驗平臺整體結(jié)構(gòu)實驗平臺實物圖如圖 5-1 所示。圖 5-2 是與之相對應(yīng)的 VSG 系統(tǒng)的硬件框圖。VSG 系統(tǒng)實驗平臺主要分為主功率部分、控制部分、測試部分以及電路。其中主功率部分包括可編程直流電壓源、LC 型并網(wǎng)逆變器、線路阻抗地負(fù)載、電網(wǎng)。本課題采用的可編程直流源為 Chroma62150 直流電源。電實際電網(wǎng)提供，為了能夠模擬出不同的電網(wǎng)狀態(tài)，實際電網(wǎng)通過隔離變壓器經(jīng)過三相調(diào)壓器即可得到不同電壓等級的三相電壓。此外，為了模擬出不電網(wǎng)，在三相調(diào)壓器后接入單相調(diào)壓器，通過對單相調(diào)壓器的控制即可實三相不平衡電網(wǎng)不平衡程度的控制。

傳統(tǒng)VSG控制并入平衡電網(wǎng)時的實驗波形

- 50 --500(b) 有功和無功功率波形 5-4 傳統(tǒng) VSG 控制并入不平衡電網(wǎng)時的實驗波形SG 控制方法下的并網(wǎng)實驗結(jié)果SG 并入平衡電網(wǎng)時的實驗結(jié)果與分析了提出適用于不平衡工況的復(fù)合型 VSG 控制方法條件下該方法的適用性。圖 5-5 為復(fù)合型 VSG 控波形。從圖 5-5（a）可以看出，電壓電流波形正均為對稱的三相量。從圖（b）可以看出，有功和功功率平均值為 1000W，無功功率平均值為 0Va該復(fù)合型的 VSG 控制方法在平衡電網(wǎng)下同樣適用
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本文編號：2853902