孤島微網并聯逆變器隨機工況穩(wěn)定性研究
發(fā)布時間：2021-07-10 23:58
近些年來微電網作為能源革新的載體,發(fā)展迅猛,引起了各國學者的極大關切,這是由于微電網是潔凈環(huán)保,靈活可靠分布式電源（Distributed Generation,DG）的一種高效率組織載體。微電網孤島運行時相當于一個自給自足的系統(tǒng),由于沒有大電網支撐,其承受擾動的能力相對較弱,具有很大的隨機性,例如各并聯逆變器線路阻抗不一致、局部負載隨機投切、母線電壓不理想等工況,失去大電網支撐的微網逆變器須具備很強的能力來維持孤島的穩(wěn)定運行。本文將孤島微網并聯逆變器作為討論對象,針對控制運行過程中出現的隨機問題進行研究。首先,對三相逆變器進行了準確建模,設計了其所需的各層控制器,即下垂控制器,電壓控制器,電流控制器。考慮到下垂控制型逆變器具有電壓源外特性,構建了戴維南等效輸出阻抗模型。深入討論了不同參數對輸出阻抗的作用,為改善逆變器輸出阻抗和控制器參數選取提供指導,以此為下文逆變器并聯研究確立理論基礎。其次,構建含有三臺下垂控制型逆變器的孤島微網阻抗模型,以阻抗分析法分析了線路阻抗不一致這一隨機工況對源網諧振機理的影響,發(fā)現線路阻抗不一致會導致并聯的各逆變器間產生高頻諧波。針對此問題,設計一種內外虛...
【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學黑龍江省 211工程院校 985工程院校
【文章頁數】：80 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
微電網結構圖
哈爾濱工業(yè)大學工學碩士學位論文-4-1.3逆變器控制策略的研究現狀微電網的控制與電力電子技術的關系密不可分，具有較高的可控性和操作性，在實際微網中，大量分布式微源（如太陽能、風能、潮汐能等）需要通過電力電子變換裝置首先將微網中的其它形式的能量轉化為電能，然后再經過多次能級變換，才能使其輸出的電流電壓滿足并網及本地各類負載的要求。因此，微電網中的逆變器是影響微電網穩(wěn)定性及其各項性能指標的重要因素。目前逆變器層面比較常用的控制策略有PQ控制、VF控制和Droop控制，下面分別對其進行介紹[14-17]。1)PQ控制為恒定功率控制，這時逆變器工作在并網模式并向大電網提供恒定的功率。由于逆變器直接與大電網相連，PQ控制僅能調節(jié)逆變器輸出電流，逆變器的輸出電壓及頻率無法自治，需要靠其連接的電網支撐[16]。為了確保光伏，風力發(fā)電等間歇性微源的穩(wěn)定運行，逆變器通常采用PQ控制策略，因為PQ控制逆變器表現出電流源外特性，與之對應的逆變器通常被視為受控電流源，因此把采用PQ控制類型的逆變器列為電流型逆變器。PQ控制的原理見圖1-2，由圖可知，在電壓和頻率的允許波動范圍內，輸出功率能夠快速自動的追蹤參考值。圖1-2基于PQ控制的原理圖PQ控制框圖見圖1-3，在dq同步旋轉參照系下，通常選擇d軸進行定向，則eq=0，電流給定值由經過坐標變換的功率參考值和電壓參考值運算獲得，如式(1-1)所示。式中，ed表示通過Park變換后得到的d軸方向分量。Pref、Qref各自代表微網指定逆變器輸出的有功、無功功率的參考值[14]。refdrefdrefqrefd2=32=3PieQie(1-1)
哈爾濱工業(yè)大學工學碩士學位論文-4-1.3逆變器控制策略的研究現狀微電網的控制與電力電子技術的關系密不可分，具有較高的可控性和操作性，在實際微網中，大量分布式微源（如太陽能、風能、潮汐能等）需要通過電力電子變換裝置首先將微網中的其它形式的能量轉化為電能，然后再經過多次能級變換，才能使其輸出的電流電壓滿足并網及本地各類負載的要求。因此，微電網中的逆變器是影響微電網穩(wěn)定性及其各項性能指標的重要因素。目前逆變器層面比較常用的控制策略有PQ控制、VF控制和Droop控制，下面分別對其進行介紹[14-17]。1)PQ控制為恒定功率控制，這時逆變器工作在并網模式并向大電網提供恒定的功率。由于逆變器直接與大電網相連，PQ控制僅能調節(jié)逆變器輸出電流，逆變器的輸出電壓及頻率無法自治，需要靠其連接的電網支撐[16]。為了確保光伏，風力發(fā)電等間歇性微源的穩(wěn)定運行，逆變器通常采用PQ控制策略，因為PQ控制逆變器表現出電流源外特性，與之對應的逆變器通常被視為受控電流源，因此把采用PQ控制類型的逆變器列為電流型逆變器。PQ控制的原理見圖1-2，由圖可知，在電壓和頻率的允許波動范圍內，輸出功率能夠快速自動的追蹤參考值。圖1-2基于PQ控制的原理圖PQ控制框圖見圖1-3，在dq同步旋轉參照系下，通常選擇d軸進行定向，則eq=0，電流給定值由經過坐標變換的功率參考值和電壓參考值運算獲得，如式(1-1)所示。式中，ed表示通過Park變換后得到的d軸方向分量。Pref、Qref各自代表微網指定逆變器輸出的有功、無功功率的參考值[14]。refdrefdrefqrefd2=32=3PieQie(1-1)
【參考文獻】：
期刊論文
[1]交直流配電網逆變器并聯控制技術研究現狀分析[J]. 曹文遠,韓民曉,謝文強,李蕊. 電工技術學報. 2019(20)
[2]下垂控制逆變器阻抗模型研究[J]. 趙巍,趙路,孫孝峰,齊磊,王士豪,張夢菊. 太陽能學報. 2019(08)
[3]含高滲透率分布式電源的獨立微網的穩(wěn)定性研究綜述[J]. 萬千,夏成軍,管霖,吳成輝. 電網技術. 2019(02)
[4]基于模型預測控制的孤島微電網二次調節(jié)策略[J]. 李得民,吳在軍,趙波,張雪松,章雷其. 電力系統(tǒng)自動化. 2019(10)
[5]微電網發(fā)展研究[J]. 梅文龍,施佳余,張旭東,吳國慶. 電源技術. 2017(02)
[6]孤島運行的交直流混合微電網小信號穩(wěn)定性分析[J]. 向陽,付明,張愛芳,竇曉波,焦陽,楊野青. 電力建設. 2017(01)
[7]基于改進型下垂控制的微電網多主從混合協調控制[J]. 程啟明,褚思遠,程尹曼,楊小龍,張強. 電力系統(tǒng)自動化. 2016(20)
[8]交流微電網逆變器控制策略述評[J]. 曾正,李輝,冉立. 電力系統(tǒng)自動化. 2016(09)
[9]我國分布式光伏發(fā)電的現狀與展望[J]. 王文靜,王斯成. 中國科學院院刊. 2016(02)
[10]基于自適應下垂控制的風光儲微網調頻研究[J]. 麻常輝,潘志遠,劉超男,李文博. 電力系統(tǒng)保護與控制. 2015(23)
博士論文
[1]微網系統(tǒng)逆變及組網關鍵技術研究[D]. 施永.合肥工業(yè)大學 2015
碩士論文
[1]基于阻抗模型的多母線微網小信號穩(wěn)定性分析[D]. 朱文松.合肥工業(yè)大學 2019
[2]三電平逆變器模型預測控制的研究[D]. 李杰.安徽大學 2019
[3]考慮電動汽車負荷的電網頻率影響分析與調節(jié)方法研究[D]. 沈澍.華北電力大學 2018
[4]數字控制的光伏并網逆變器穩(wěn)定性分析[D]. 鄭堃.重慶大學 2018
[5]孤島微網的多頻域虛擬阻抗控制研究[D]. 張蓓蕾.合肥工業(yè)大學 2018
[6]交流微網穩(wěn)定控制器并聯運行的實現[D]. 劉東奇.華北電力大學(北京) 2018
[7]多逆變器網狀并聯系統(tǒng)穩(wěn)定性分析[D]. 張浩翔.燕山大學 2017
[8]基于阻抗模型的孤島微網穩(wěn)定性分析及其控制[D]. 申亞濤.合肥工業(yè)大學 2017
[9]微電網功率分配及平滑切換方法研究[D]. 李龍.西南交通大學 2014
本文編號：3276909
【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學黑龍江省 211工程院校 985工程院校
【文章頁數】：80 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
微電網結構圖
哈爾濱工業(yè)大學工學碩士學位論文-4-1.3逆變器控制策略的研究現狀微電網的控制與電力電子技術的關系密不可分，具有較高的可控性和操作性，在實際微網中，大量分布式微源（如太陽能、風能、潮汐能等）需要通過電力電子變換裝置首先將微網中的其它形式的能量轉化為電能，然后再經過多次能級變換，才能使其輸出的電流電壓滿足并網及本地各類負載的要求。因此，微電網中的逆變器是影響微電網穩(wěn)定性及其各項性能指標的重要因素。目前逆變器層面比較常用的控制策略有PQ控制、VF控制和Droop控制，下面分別對其進行介紹[14-17]。1)PQ控制為恒定功率控制，這時逆變器工作在并網模式并向大電網提供恒定的功率。由于逆變器直接與大電網相連，PQ控制僅能調節(jié)逆變器輸出電流，逆變器的輸出電壓及頻率無法自治，需要靠其連接的電網支撐[16]。為了確保光伏，風力發(fā)電等間歇性微源的穩(wěn)定運行，逆變器通常采用PQ控制策略，因為PQ控制逆變器表現出電流源外特性，與之對應的逆變器通常被視為受控電流源，因此把采用PQ控制類型的逆變器列為電流型逆變器。PQ控制的原理見圖1-2，由圖可知，在電壓和頻率的允許波動范圍內，輸出功率能夠快速自動的追蹤參考值。圖1-2基于PQ控制的原理圖PQ控制框圖見圖1-3，在dq同步旋轉參照系下，通常選擇d軸進行定向，則eq=0，電流給定值由經過坐標變換的功率參考值和電壓參考值運算獲得，如式(1-1)所示。式中，ed表示通過Park變換后得到的d軸方向分量。Pref、Qref各自代表微網指定逆變器輸出的有功、無功功率的參考值[14]。refdrefdrefqrefd2=32=3PieQie(1-1)
哈爾濱工業(yè)大學工學碩士學位論文-4-1.3逆變器控制策略的研究現狀微電網的控制與電力電子技術的關系密不可分，具有較高的可控性和操作性，在實際微網中，大量分布式微源（如太陽能、風能、潮汐能等）需要通過電力電子變換裝置首先將微網中的其它形式的能量轉化為電能，然后再經過多次能級變換，才能使其輸出的電流電壓滿足并網及本地各類負載的要求。因此，微電網中的逆變器是影響微電網穩(wěn)定性及其各項性能指標的重要因素。目前逆變器層面比較常用的控制策略有PQ控制、VF控制和Droop控制，下面分別對其進行介紹[14-17]。1)PQ控制為恒定功率控制，這時逆變器工作在并網模式并向大電網提供恒定的功率。由于逆變器直接與大電網相連，PQ控制僅能調節(jié)逆變器輸出電流，逆變器的輸出電壓及頻率無法自治，需要靠其連接的電網支撐[16]。為了確保光伏，風力發(fā)電等間歇性微源的穩(wěn)定運行，逆變器通常采用PQ控制策略，因為PQ控制逆變器表現出電流源外特性，與之對應的逆變器通常被視為受控電流源，因此把采用PQ控制類型的逆變器列為電流型逆變器。PQ控制的原理見圖1-2，由圖可知，在電壓和頻率的允許波動范圍內，輸出功率能夠快速自動的追蹤參考值。圖1-2基于PQ控制的原理圖PQ控制框圖見圖1-3，在dq同步旋轉參照系下，通常選擇d軸進行定向，則eq=0，電流給定值由經過坐標變換的功率參考值和電壓參考值運算獲得，如式(1-1)所示。式中，ed表示通過Park變換后得到的d軸方向分量。Pref、Qref各自代表微網指定逆變器輸出的有功、無功功率的參考值[14]。refdrefdrefqrefd2=32=3PieQie(1-1)
【參考文獻】：
期刊論文
[1]交直流配電網逆變器并聯控制技術研究現狀分析[J]. 曹文遠,韓民曉,謝文強,李蕊. 電工技術學報. 2019(20)
[2]下垂控制逆變器阻抗模型研究[J]. 趙巍,趙路,孫孝峰,齊磊,王士豪,張夢菊. 太陽能學報. 2019(08)
[3]含高滲透率分布式電源的獨立微網的穩(wěn)定性研究綜述[J]. 萬千,夏成軍,管霖,吳成輝. 電網技術. 2019(02)
[4]基于模型預測控制的孤島微電網二次調節(jié)策略[J]. 李得民,吳在軍,趙波,張雪松,章雷其. 電力系統(tǒng)自動化. 2019(10)
[5]微電網發(fā)展研究[J]. 梅文龍,施佳余,張旭東,吳國慶. 電源技術. 2017(02)
[6]孤島運行的交直流混合微電網小信號穩(wěn)定性分析[J]. 向陽,付明,張愛芳,竇曉波,焦陽,楊野青. 電力建設. 2017(01)
[7]基于改進型下垂控制的微電網多主從混合協調控制[J]. 程啟明,褚思遠,程尹曼,楊小龍,張強. 電力系統(tǒng)自動化. 2016(20)
[8]交流微電網逆變器控制策略述評[J]. 曾正,李輝,冉立. 電力系統(tǒng)自動化. 2016(09)
[9]我國分布式光伏發(fā)電的現狀與展望[J]. 王文靜,王斯成. 中國科學院院刊. 2016(02)
[10]基于自適應下垂控制的風光儲微網調頻研究[J]. 麻常輝,潘志遠,劉超男,李文博. 電力系統(tǒng)保護與控制. 2015(23)
博士論文
[1]微網系統(tǒng)逆變及組網關鍵技術研究[D]. 施永.合肥工業(yè)大學 2015
碩士論文
[1]基于阻抗模型的多母線微網小信號穩(wěn)定性分析[D]. 朱文松.合肥工業(yè)大學 2019
[2]三電平逆變器模型預測控制的研究[D]. 李杰.安徽大學 2019
[3]考慮電動汽車負荷的電網頻率影響分析與調節(jié)方法研究[D]. 沈澍.華北電力大學 2018
[4]數字控制的光伏并網逆變器穩(wěn)定性分析[D]. 鄭堃.重慶大學 2018
[5]孤島微網的多頻域虛擬阻抗控制研究[D]. 張蓓蕾.合肥工業(yè)大學 2018
[6]交流微網穩(wěn)定控制器并聯運行的實現[D]. 劉東奇.華北電力大學(北京) 2018
[7]多逆變器網狀并聯系統(tǒng)穩(wěn)定性分析[D]. 張浩翔.燕山大學 2017
[8]基于阻抗模型的孤島微網穩(wěn)定性分析及其控制[D]. 申亞濤.合肥工業(yè)大學 2017
[9]微電網功率分配及平滑切換方法研究[D]. 李龍.西南交通大學 2014
本文編號：3276909
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