本文關(guān)鍵詞：三相四線制虛擬同步發(fā)電機控制技術(shù)的研究

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【摘要】：并網(wǎng)逆變器是可再生能源發(fā)電系統(tǒng)(Renewable Energy Generation System,REGS)與電網(wǎng)之間的能量變換接口,虛擬同步發(fā)電機(Virtual Synchronous Generator,VSG)是將并網(wǎng)逆變器虛擬成同步發(fā)電機,根據(jù)電網(wǎng)電壓頻率和幅值的變化自動地調(diào)節(jié)其輸出的有功功率和無功功率,為電網(wǎng)提供必要的支撐。本文針對三相四線制VSG,研究VSG功率環(huán)的建模與參數(shù)設(shè)計、獨立中線模塊的控制方法以及VSG的預(yù)同步控制策略。本文首先介紹VSG的基本原理,推導(dǎo)其工頻小信號模型,并證明了在一定條件下,VSG有功環(huán)和無功環(huán)之間的耦合很弱,因此其閉環(huán)參數(shù)可以分別獨立設(shè)計�；谒⒌哪Ｐ�,本文提出一種VSG功率環(huán)控制參數(shù)的設(shè)計方法,該方法能夠快速準(zhǔn)確地計算出相應(yīng)的控制參數(shù),并兼顧系統(tǒng)的穩(wěn)定性、動態(tài)性能與對功率脈動的抑制能力。VSG獨立運行時需要帶不平衡負載,為此可以加入獨立中線模塊為不平衡負載提供零序電流通路。本文從阻抗的角度闡明了獨立中線模塊的控制要求,指出為了降低中點電壓的波動,必須盡量減小電感支路在基波處的閉環(huán)輸出阻抗,使其遠小于電容支路在基波處的阻抗。為此,本文提出一種基于系統(tǒng)相位裕度和電感支路基波阻抗要求的控制參數(shù)設(shè)計方法,利用該方法能夠快速準(zhǔn)確地計算出獨立中線模塊的控制參數(shù),減少了反復(fù)試湊的過程。為了減小VSG并網(wǎng)瞬間的沖擊電流,本文給出一種VSG的預(yù)同步控制策略,通過在VSG原有控制結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上加入頻率調(diào)節(jié)器、電壓調(diào)節(jié)器和相位調(diào)節(jié)器,可以控制并網(wǎng)前VSG輸出電壓的頻率、幅值和相位與電網(wǎng)電壓相同,從而能夠?qū)崿F(xiàn)VSG的平滑并網(wǎng)。在實驗室完成了一臺10k W的三相四線制VSG原理樣機,對本文的理論分析和參數(shù)設(shè)計進行了實驗驗證。實驗結(jié)果驗證了本文理論分析的正確性與參數(shù)設(shè)計方法的有效性。
【關(guān)鍵詞】：虛擬同步發(fā)電機 并網(wǎng)逆變器 小信號模型 獨立中線模塊 預(yù)同步方法
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM31
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-13
• 第一章 緒論13-20
• 1.1 能源結(jié)構(gòu)13
• 1.2 高滲透率下并網(wǎng)逆變器的功率控制方法13-16
• 1.3 虛擬同步發(fā)電機功率環(huán)參數(shù)設(shè)計方法16
• 1.4 獨立中線模塊的控制16-18
• 1.5 虛擬同步發(fā)電機的預(yù)同步控制策略18-19
• 1.6 本文的研究內(nèi)容及意義19-20
• 1.6.1 研究內(nèi)容19
• 1.6.2 研究意義19-20
• 第二章 虛擬同步發(fā)電機功率環(huán)的建模與參數(shù)設(shè)計20-41
• 2.1 同步發(fā)電機的數(shù)學(xué)模型20-23
• 2.1.1 電氣部分21-22
• 2.1.2 機械部分22
• 2.1.3 調(diào)速器與一次調(diào)頻22
• 2.1.4 勵磁控制器與一次調(diào)壓22-23
• 2.2 虛擬同步發(fā)電機的基本原理23-25
• 2.3 虛擬同步發(fā)電機的工頻小信號模型25-29
• 2.3.1 半個工頻周期平均化后的瞬時功率25-27
• 2.3.2 虛擬同步發(fā)電機工頻小信號模型的建立27-29
• 2.4 虛擬同步發(fā)電機有功環(huán)和無功環(huán)環(huán)路分析29-31
• 2.4.1 虛擬同步發(fā)電機有功環(huán)的環(huán)路分析29-30
• 2.4.2 虛擬同步發(fā)電機無功環(huán)的環(huán)路分析30-31
• 2.5 虛擬同步發(fā)電機功率環(huán)參數(shù)設(shè)計方法31-35
• 2.5.1 虛擬同步發(fā)電機有功環(huán)參數(shù)設(shè)計31-32
• 2.5.2 虛擬同步發(fā)電機無功環(huán)參數(shù)設(shè)計32-33
• 2.5.3 參數(shù)設(shè)計實例33-35
• 2.6 實驗驗證35-40
• 2.7 本章小結(jié)40-41
• 第三章 虛擬同步發(fā)電機獨立中線模塊的設(shè)計41-54
• 3.1 獨立中線模塊的拓撲結(jié)構(gòu)與控制要求41-42
• 3.2 獨立中線模塊的閉環(huán)控制與輸出阻抗42-44
• 3.3 補償前系統(tǒng)的特性及電壓調(diào)節(jié)器的選擇44-45
• 3.4 數(shù)字控制時電壓調(diào)節(jié)器和電感電流反饋有源阻尼的設(shè)計45-50
• 3.4.1 系統(tǒng)環(huán)路增益中的右半平面極點45-47
• 3.4.2 穩(wěn)定裕度要求對系統(tǒng)控制參數(shù)的約束47-48
• 3.4.3 電感支路基波阻抗要求對系統(tǒng)控制參數(shù)的約束48-49
• 3.4.4 設(shè)計步驟與設(shè)計實例49-50
• 3.5 實驗驗證50-53
• 3.6 本章小結(jié)53-54
• 第四章 虛擬同步發(fā)電機的預(yù)同步控制方法54-63
• 4.1 鎖相環(huán)的參數(shù)設(shè)計54-56
• 4.2 虛擬同步發(fā)電機預(yù)同步控制策略56-60
• 4.2.1 預(yù)同步控制器56-59
• 4.2.2 預(yù)同步控制的實現(xiàn)步驟59-60
• 4.3 仿真與實驗驗證60-62
• 4.4 本章小結(jié)62-63
• 第五章 總結(jié)與展望63-65
• 5.1 本文的主要工作63-64
• 5.2 下一步要做的工作64-65
• 參考文獻65-69
• 致謝69-71
• 在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文71-72
• 附錄I 數(shù)字控制時系統(tǒng)環(huán)路增益在s域的傳遞函數(shù)推導(dǎo)72-73
• 附錄II 數(shù)字控制時系統(tǒng)環(huán)路增益在z域的傳遞函數(shù)推導(dǎo)73-74

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