【摘要】：隨著能源資源的趨緊和安全問題的突出,光伏并網(wǎng)發(fā)電已成為能源供應(yīng)安全和國民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的必然選擇之一。然而,當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生電壓跌落故障時(shí),光伏發(fā)電裝備作為弱慣性系統(tǒng),極有可能發(fā)生大規(guī)模脫網(wǎng),甚至導(dǎo)致電網(wǎng)局部癱瘓,造成不可估量的經(jīng)濟(jì)損失。而基于光伏逆變器的虛擬同步機(jī)(VSG)難以實(shí)現(xiàn)對(duì)故障下電網(wǎng)電壓和頻率進(jìn)行主動(dòng)支撐。因此,研究虛擬同步機(jī)的低壓穿越控制策略進(jìn)而保障系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的意義重大。本文依托“新能源電站電網(wǎng)主動(dòng)支撐關(guān)鍵技術(shù)與示范應(yīng)用”項(xiàng)目,以光伏逆變器的虛擬同步機(jī)(VSG)為研究對(duì)象,重點(diǎn)研究了光伏逆變器的虛擬同步機(jī)(VSG)結(jié)構(gòu)、控制參數(shù)設(shè)計(jì)以及低電壓穿越綜合限流控制方法。對(duì)提高系統(tǒng)可靠性、高效高質(zhì)運(yùn)行和對(duì)推動(dòng)智能電網(wǎng)發(fā)展有著重大意義。本文主要的工作和創(chuàng)新點(diǎn)體現(xiàn)在以下方面:(1)首先論述了新能源發(fā)電的兩種發(fā)電模式,并著重分析了光伏發(fā)電技術(shù)的研究現(xiàn)狀。同時(shí),闡述了并網(wǎng)規(guī)范對(duì)新能源并網(wǎng)發(fā)電故障穿越能力的要求,分析了虛擬同步機(jī)技術(shù)和光伏并網(wǎng)發(fā)電低電壓穿越控制技術(shù)的研究現(xiàn)狀。(2)其次,研究了光伏逆變器的虛擬同步機(jī)(VSG)系統(tǒng)結(jié)構(gòu),分析了虛擬同步機(jī)的有功與無功功率控制的原理,研究了虛擬同步機(jī)的機(jī)械特性與電氣特性,進(jìn)而設(shè)計(jì)了虛擬同步機(jī)的有功控制器和無功控制器,并對(duì)虛擬同步機(jī)的控制參數(shù)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。在此基礎(chǔ),搭建了虛擬同步機(jī)并網(wǎng)系統(tǒng)的仿真模型,用以驗(yàn)證虛擬同步控制方法的有效性。(3)然后研究了相量限流法及虛擬電阻限流法這兩種常規(guī)的低壓穿越控制方法,通過分析發(fā)現(xiàn)該兩種方法難以同時(shí)限制虛擬同步機(jī)在電網(wǎng)電壓深度跌落下的暫態(tài)沖擊電流和穩(wěn)態(tài)故障電流,存在一定局限性。在此基礎(chǔ)上,結(jié)合相量限流法和虛擬電阻限流法的優(yōu)勢,提出一種虛擬同步機(jī)低壓穿越的綜合限流控制方法。并通過PSIM進(jìn)行仿真分析,驗(yàn)證所提低電壓穿越控制方法的優(yōu)越性。(4)最后研制了一臺(tái)10kW虛擬同步機(jī)樣機(jī),搭建了光伏逆變器的虛擬同步機(jī)(VSG)。闡述了裝置的軟硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)過程,分析了各模塊單元的結(jié)構(gòu)、參數(shù)設(shè)計(jì)及元件選型。最后通過裝置實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了本文所提控制策略的有效性。
【圖文】：

圖１．２光伏并網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)逡逑光伏并網(wǎng)系統(tǒng)是接入了大電網(wǎng)的光伏系統(tǒng)，是最常見且被研宄最多的光伏發(fā)逡逑電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，它的應(yīng)用前景也被全世界看好。其大致構(gòu)成如圖１．２所示，分為光逡逑伏陣列，逆變器與控制器。光伏陣列將光能轉(zhuǎn)換成電能，然后通過能量優(yōu)化控制逡逑器和逆變器將得到的電能轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的、符合電網(wǎng)要求的交流電接入電網(wǎng)［ｎ｜。但逡逑是隨之而來也會(huì)給電網(wǎng)帶來一些負(fù)面影響如諧波污染等。逡逑ＬＬＬＵ邐ｊ邐負(fù)載逡逑光伏陣列邐「本地邐ＬｌＬ逡逑保護(hù)和電能邐Ｖｈ逡逑卜控系統(tǒng)」邐交流母線逡逑圖〗．３不可調(diào)度光伏并網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)逡逑蓄電池組｜邐—＞？邋＜｝—逡逑Ｉ：丨岕——扣邋Ｃ；ＤＣ邋１￣￣七，�。龋疬姟义媳Ｗo(hù)和電能逡逑卜}r邐Ｍ交流母線逡逑圖１．４可調(diào)度光伏并網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)逡逑根據(jù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行方式，將并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)分為兩類［１８］。第一類足“不逡逑可調(diào)度光伏并網(wǎng)系統(tǒng)”，其特點(diǎn)是系統(tǒng)中沒有包含儲(chǔ)能組件。第二類是“＂ｎ周度逡逑光伏并網(wǎng)系統(tǒng)”，其特點(diǎn)是系統(tǒng)中包含了儲(chǔ)能組件。如圖１．３和圖１．４所示分R%逡逑為不可調(diào)度光伏并網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)［１９１和可調(diào)度光伙并ｎ系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。兩者相比＂丨以得逡逑知，可調(diào)度光伏發(fā)電系統(tǒng)比不可調(diào)度光伏發(fā)電系統(tǒng)多配備／儲(chǔ)能組忭，因此它T逡逑以作為公共負(fù)載中的重要負(fù)載的后備電源，擁柯＋間斷電源的功能。值得？提的逡逑是

交流逡逑負(fù)載交流母線逡逑圖１．２光伏并網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)逡逑光伏并網(wǎng)系統(tǒng)是接入了大電網(wǎng)的光伏系統(tǒng)，是最常見且被研宄最多的光伏發(fā)逡逑電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，它的應(yīng)用前景也被全世界看好。其大致構(gòu)成如圖１．２所示，分為光逡逑伏陣列，逆變器與控制器。光伏陣列將光能轉(zhuǎn)換成電能，然后通過能量優(yōu)化控制逡逑器和逆變器將得到的電能轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的、符合電網(wǎng)要求的交流電接入電網(wǎng)［ｎ｜。但逡逑是隨之而來也會(huì)給電網(wǎng)帶來一些負(fù)面影響如諧波污染等。逡逑ＬＬＬＵ邐ｊ邐負(fù)載逡逑光伏陣列邐「本地邐ＬｌＬ逡逑保護(hù)和電能邐Ｖｈ逡逑卜控系統(tǒng)」邐交流母線逡逑圖〗．３不可調(diào)度光伏并網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)逡逑蓄電池組｜邐—＞？邋＜｝—逡逑Ｉ：丨岕——扣邋Ｃ；ＤＣ邋１￣￣七，，�。龋疬姟义媳Ｗo(hù)和電能逡逑卜}r邐Ｍ交流母線逡逑圖１．４可調(diào)度光伏并網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)逡逑根據(jù)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行方式，將并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)分為兩類［１８］。第一類足“不逡逑可調(diào)度光伏并網(wǎng)系統(tǒng)”，其特點(diǎn)是系統(tǒng)中沒有包含儲(chǔ)能組件。第二類是“＂ｎ周度逡逑光伏并網(wǎng)系統(tǒng)”，其特點(diǎn)是系統(tǒng)中包含了儲(chǔ)能組件。如圖１．３和圖１．４所示分R%逡逑為不可調(diào)度光伏并網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)［１９１和可調(diào)度光伙并ｎ系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。兩者相比＂丨以得逡逑知
【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】：2018
【分類號(hào)】：TM464;TM615

【參考文獻(xiàn)】

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1 周孝信;魯宗相;劉應(yīng)梅;陳樹勇;;中國未來電網(wǎng)的發(fā)展模式和關(guān)鍵技術(shù)[J];中國電機(jī)工程學(xué)報(bào);2014年29期

2 呂志鵬;盛萬興;鐘慶昌;劉海濤;曾正;楊亮;劉嵐;;虛擬同步發(fā)電機(jī)及其在微電網(wǎng)中的應(yīng)用[J];中國電機(jī)工程學(xué)報(bào);2014年16期

3 玉榮;趙明智;宋士金;;光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)及其對(duì)電網(wǎng)的影響[J];綠色科技;2012年12期

4 張興;朱德斌;徐海珍;;分布式發(fā)電中的虛擬同步發(fā)電機(jī)技術(shù)[J];電源學(xué)報(bào);2012年03期

5 陶曉峰;謝君;;三相光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的建模與仿真[J];安徽電子信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào);2012年02期

6 劉莉;張彥敏;;一種擾動(dòng)觀察法在光伏發(fā)電MPPT中的應(yīng)用[J];電源技術(shù);2010年02期

7 劉邦銀;段善旭;劉飛;徐鵬威;;基于改進(jìn)擾動(dòng)觀察法的光伏陣列最大功率點(diǎn)跟蹤[J];電工技術(shù)學(xué)報(bào);2009年06期

8 李建林;胡書舉;孔德國;許洪華;;全功率變流器永磁直驅(qū)風(fēng)電系統(tǒng)低電壓穿越特性研究[J];電力系統(tǒng)自動(dòng)化;2008年19期

9 李春鵬;張廷元;周封;;太陽能光伏發(fā)電綜述[J];電工材料;2006年03期

10 吳理博;趙爭鳴;劉建政;王健;袁立強(qiáng);;具有無功補(bǔ)償功能的單級(jí)式三相光伏并網(wǎng)系統(tǒng)[J];電工技術(shù)學(xué)報(bào);2006年01期

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1 袁建華;分布式光伏發(fā)電微電網(wǎng)供能系統(tǒng)研究[D];山東大學(xué);2011年

2 劉飛;三相并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行控制策略[D];華中科技大學(xué);2008年

本文編號(hào)：2613137