本文關(guān)鍵詞：基于虛擬同步控制的微網(wǎng)逆變器運(yùn)行特性研究

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【摘要】：資源緊缺、環(huán)境問(wèn)題、電網(wǎng)安全性和可靠性要求的多重壓力下,傳統(tǒng)的電力生產(chǎn)和傳輸正在逐漸發(fā)生改變,在利用可再生資源的基礎(chǔ)上,分布式發(fā)電正快速滲透到電網(wǎng)系統(tǒng)。近年來(lái),分布式發(fā)電以其能源利用率高、輸配電損耗小、可靠性高、污染小等優(yōu)點(diǎn)受到了廣泛的關(guān)注。為了減小分布式能源的接入對(duì)主電網(wǎng)產(chǎn)生的不利影響,最大限度地發(fā)揮其優(yōu)勢(shì),同時(shí)更好地促進(jìn)大規(guī)模分布式發(fā)電的整合與應(yīng)用,提出了微網(wǎng)的概念。大多數(shù)分布式電源以逆變器作為接口與主網(wǎng)相連,作為微網(wǎng)中基本的電力電子接口,對(duì)其進(jìn)行合理有效的控制直接影響著微網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。虛擬同步控制技術(shù)的發(fā)展以及在分布式發(fā)電控制上的良好表現(xiàn),近幾年受到廣泛關(guān)注。本文涉及的研究?jī)?nèi)容主要包括:(1)從同步發(fā)電機(jī)的數(shù)學(xué)模型入手,分析了虛擬同步控制策略的控制原理;再結(jié)合同步發(fā)電機(jī)的下垂特性,推導(dǎo)了虛擬同步控制的有功/頻率、無(wú)功/電壓兩個(gè)控制環(huán)的實(shí)現(xiàn)過(guò)程。在此基礎(chǔ)上,構(gòu)建了虛擬同步控制策略的小信號(hào)模型,并在PSCAD/EMTDC搭建了該控制方法的微網(wǎng)模型,得到的輸出相角響應(yīng)與MATLAB小擾動(dòng)模型進(jìn)行比較,兩者的一致性驗(yàn)證了所建小信號(hào)模型的正確性。(2)微網(wǎng)需要運(yùn)行在并網(wǎng)、孤島模式,并在兩種模式切換。先詳細(xì)分析了虛擬阻抗方式并網(wǎng)方法的實(shí)現(xiàn)過(guò)程,以及從并網(wǎng)切換到孤島模式的運(yùn)行特性,實(shí)現(xiàn)了基于虛擬同步控制的微網(wǎng)運(yùn)行模式的無(wú)縫切換。針對(duì)該方法無(wú)法帶負(fù)荷并網(wǎng)的問(wèn)題,提出了一種無(wú)沖擊帶負(fù)載并網(wǎng)方法,且無(wú)需單獨(dú)復(fù)雜的同步單元。該方法將輸出電壓參考相角作為dq旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)的基準(zhǔn)角,電網(wǎng)電壓在旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下得到q軸上的分量,通過(guò)PI閉環(huán)控制環(huán)節(jié)獲得逆變器參考角頻率的補(bǔ)償量,從而實(shí)現(xiàn)與電網(wǎng)同步。PSCAD/EMTDC仿真結(jié)果驗(yàn)證了所提出控制策略的正確性和有效性。(3)當(dāng)電網(wǎng)電壓發(fā)生對(duì)稱跌落時(shí),根據(jù)跌落的幅度,改變虛擬同步控制方式及調(diào)整輸出功率的參考值,來(lái)實(shí)現(xiàn)微網(wǎng)的低電壓穿越功能,并輸出無(wú)功功率以支撐電網(wǎng)電壓的恢復(fù)。當(dāng)發(fā)生不對(duì)稱故障時(shí),根據(jù)對(duì)稱分量法提取正、負(fù)分量,加入負(fù)序電流抑制環(huán)節(jié),從而保證逆變器輸出預(yù)設(shè)功率值。同樣PSCAD/EMTDC仿真結(jié)果驗(yàn)證所提出控制方法的有效性。(4)介紹了微網(wǎng)逆變器實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的軟件、硬件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。通過(guò)對(duì)所搭建的實(shí)驗(yàn)樣機(jī)進(jìn)行測(cè)試,從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出,在保證對(duì)負(fù)載供電的前提下,逆變器輸出電壓能快速實(shí)現(xiàn)與電網(wǎng)電壓的自同步,并在負(fù)載接入時(shí)對(duì)系統(tǒng)影響較小,動(dòng)態(tài)性能良好,驗(yàn)證了所提出的控制策略的正確性。
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TM464

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1204100