本文關(guān)鍵詞：基于虛擬同步機(jī)控制的LCL型并網(wǎng)逆變器的研究

  更多相關(guān)文章： 分布式發(fā)電 并網(wǎng)逆變器 虛擬同步機(jī) LCL濾波器 小信號(hào)穩(wěn)定性分析

【摘要】：面臨自然資源耗竭和生態(tài)環(huán)境惡化的雙重威脅,通過可再生能源發(fā)電獲得了前所未有的關(guān)注�？稍偕茉匆苑植际桨l(fā)電的方式并入電網(wǎng),并網(wǎng)逆變器是分布式發(fā)電和電網(wǎng)之間的接口。未來隨著分布式發(fā)電的滲透率不斷增高,同步發(fā)電機(jī)的裝機(jī)比例逐漸下降,電力系統(tǒng)中的旋轉(zhuǎn)備用容量隨之減少,這對(duì)電力系統(tǒng)的頻率穩(wěn)定性是一個(gè)極大的挑戰(zhàn)。為解決該問題,對(duì)并網(wǎng)逆變器及其控制策略的研究迫在眉睫。為解決電力系統(tǒng)因電力電子化程度提高而造成系統(tǒng)穩(wěn)定性減弱的問題,建立基于虛擬同步機(jī)控制的LCL型并網(wǎng)逆變器控制系統(tǒng),通過對(duì)虛擬同步機(jī)的等效輸出阻抗和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量等關(guān)鍵參數(shù)的分析,并在PSCAD上進(jìn)行虛擬同步機(jī)的并網(wǎng)運(yùn)行仿真驗(yàn)證,說明了虛擬同步機(jī)能夠很好地使逆變器模擬同步發(fā)電機(jī)的功率輸出特性與動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性。并網(wǎng)逆變器的輸出濾波器不僅限制了諧波電流饋入電網(wǎng),還影響并網(wǎng)逆變器的輸出阻抗與動(dòng)態(tài)特性。為解決LCL濾波器本身的諧振及其參數(shù)設(shè)計(jì)過程復(fù)雜的問題,建立有源阻尼LCL濾波器多目標(biāo)優(yōu)化模型,并對(duì)NSGA-2算法進(jìn)行了改進(jìn)以適應(yīng)本優(yōu)化模型的求解,算例分析表明該優(yōu)化設(shè)計(jì)方法得到的濾波器參數(shù)在成本和濾波效果上具有優(yōu)越性。為解決由于虛擬同步機(jī)控制的逆變器與傳統(tǒng)的同步發(fā)電機(jī)并不完全等效而其自身穩(wěn)定性有待分析論證的問題,建立完整的虛擬同步機(jī)小信號(hào)狀態(tài)空間模型,運(yùn)用特征值法對(duì)虛擬同步機(jī)的穩(wěn)定性進(jìn)行分析,證明本文建立的虛擬同步機(jī)逆變系統(tǒng)的穩(wěn)定性,并通過參數(shù)靈敏度分析,量化不同參數(shù)對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響,可以為逆變器參數(shù)選取提供具體的依據(jù)。
【關(guān)鍵詞】：分布式發(fā)電 并網(wǎng)逆變器 虛擬同步機(jī) LCL濾波器 小信號(hào)穩(wěn)定性分析
【學(xué)位授予單位】：華北電力大學(xué)(北京)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TM464
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 緒論9-18
• 1.1 研究背景及意義9-10
• 1.2 并網(wǎng)逆變器的關(guān)鍵技術(shù)及研究現(xiàn)狀10-16
• 1.2.1 濾波器的選擇和參數(shù)設(shè)計(jì)11-13
• 1.2.2 并網(wǎng)逆變器的常用控制策略13-15
• 1.2.3 虛擬同步發(fā)電機(jī)逆變技術(shù)15-16
• 1.3 本文主要工作內(nèi)容16-18
• 第2章 基于虛擬同步機(jī)的LCL逆變器控制系統(tǒng)研究18-35
• 2.1 基于LCL濾波器的三相并網(wǎng)逆變器主電路數(shù)學(xué)模型18-21
• 2.2 基于虛擬同步機(jī)的逆變器控制方案21-22
• 2.2.1 逆變器模擬同步發(fā)電機(jī)21-22
• 2.2.2 虛擬同步機(jī)的本體算法22
• 2.3 虛擬同步機(jī)逆變器控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)22-31
• 2.3.1 電氣方程和慣例說明24
• 2.3.2 鎖相環(huán)和矢量定向24-26
• 2.3.3 外層功率下垂控制和VSG慣量方程26-30
• 2.3.4 內(nèi)層電壓電流雙環(huán)控制和虛擬阻抗30-31
• 2.4 虛擬同步機(jī)關(guān)鍵參數(shù)的分析31-34
• 2.4.1 等效輸出阻抗31-33
• 2.4.2 阻尼系數(shù)和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量33-34
• 2.6 本章小結(jié)34-35
• 第3章 虛擬同步機(jī)LCL濾波器的多目標(biāo)優(yōu)化設(shè)計(jì)35-51
• 3.1 三相并網(wǎng)逆變器輸出濾波器的比較分析35-37
• 3.1.1 單L濾波器的局限性35-36
• 3.1.2 LC濾波器的分析36
• 3.1.3 LCL濾波器的優(yōu)勢(shì)與缺陷36-37
• 3.2 引入電容電流反饋的LCL濾波器的有源阻尼方案37-40
• 3.3 基于NSGA2的有源阻尼LCL濾波器的多目標(biāo)優(yōu)化算法40-44
• 3.3.1 目標(biāo)函數(shù)40-41
• 3.3.2 約束條件41-42
• 3.3.3 優(yōu)化模型42
• 3.3.4 算法步驟42-44
• 3.4 優(yōu)化結(jié)果和仿真驗(yàn)證44
• 3.5 虛擬同步機(jī)的運(yùn)行仿真驗(yàn)證44-49
• 3.5.1 實(shí)驗(yàn)仿真模型的搭建44-47
• 3.5.2 并網(wǎng)運(yùn)行仿真驗(yàn)證47-49
• 3.6 本章小結(jié)49-51
• 第4章 虛擬同步機(jī)的小信號(hào)穩(wěn)定性分析51-66
• 4.1 小信號(hào)穩(wěn)定性分析方法51-54
• 4.1.1 狀態(tài)方程的建立51-52
• 4.1.2 方程線性化52-53
• 4.1.3 特征值和穩(wěn)定性53-54
• 4.1.4 參數(shù)靈敏度54
• 4.2 虛擬同步機(jī)的小信號(hào)狀態(tài)空間模型54-60
• 4.2.1 VSG慣量方程和功率控制器的小信號(hào)模型54-55
• 4.2.2 有源阻尼、虛擬阻抗和電壓電流雙環(huán)控制器的小信號(hào)模型55-56
• 4.2.3 鎖相環(huán)的小信號(hào)模型56-57
• 4.2.4 LCL濾波器的小信號(hào)模型57
• 4.2.5 虛擬同步機(jī)的小信號(hào)模型57-60
• 4.3 小信號(hào)模型的仿真驗(yàn)證60-62
• 4.4 系統(tǒng)特征值穩(wěn)定性分析62-63
• 4.5 參數(shù)靈敏度分析63-65
• 4.6 本章小結(jié)65-66
• 第5章 總結(jié)與展望66-68
• 參考文獻(xiàn)68-73
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果73-74
• 攻讀碩士學(xué)位期間參加的科研工作74-75
• 致謝75

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