本文關(guān)鍵詞：微電網(wǎng)逆變器并網(wǎng)平滑切換控制策略研究

  更多相關(guān)文章： 微電網(wǎng) 三相逆變器 虛擬同步發(fā)電機(jī) 平滑切換 抑制電流沖擊

【摘要】：開發(fā)利用可再生能源是落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀、建設(shè)資源節(jié)約型社會、實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的基本要求,也是保護(hù)環(huán)境、應(yīng)對氣候變化的重要措施。分布式發(fā)電以其諸多優(yōu)勢將成為未來發(fā)電的主導(dǎo)形式之一。微電網(wǎng)是在分布式能源發(fā)電基礎(chǔ)上新興的前沿技術(shù),與大電網(wǎng)互為支撐,能夠大幅提高分布式能源的供能效益。微電網(wǎng)具有并網(wǎng)和離網(wǎng)兩種運(yùn)行模式,因此需要逆變器既能夠工作于并網(wǎng)模式下,與中低壓配電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行,又可以運(yùn)行于離網(wǎng)模式,為微電網(wǎng)內(nèi)部重要負(fù)荷供電。由于分布式能源與電網(wǎng)不能嚴(yán)格同步以及逆變器控制方式之間所存在的差異,逆變器會在并網(wǎng)切換的瞬間產(chǎn)生過電壓或過電流,危及微電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行。目前,對能滿足并網(wǎng)/離網(wǎng)雙模式逆變器及其平滑切換控制的研究較少,此關(guān)鍵技術(shù)制約著微電網(wǎng)的進(jìn)一步發(fā)展與推廣應(yīng)用,有待深入研究并解決。本文針對微電網(wǎng)逆變器并網(wǎng)平滑切換控制策略,進(jìn)行了如下工作:(1)通過介紹逆變器在微電網(wǎng)中的結(jié)構(gòu),確定了一種三相逆變器的主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),并給出了其等效電路圖。對于逆變器控制器,闡述并分析了幾種常用的控制方法。此外,數(shù)字鎖相環(huán)具有較強(qiáng)的抗干擾性,本文介紹了數(shù)字鎖相環(huán)的基本結(jié)構(gòu)以及典型控制算法。(2)針對微電網(wǎng)逆變器在并網(wǎng)切換時(shí)電流沖擊大等問題,提出了一種三相逆變器的雙模式及其平滑切換控制方法。該方法包括穩(wěn)態(tài)控制和切換控制兩部分,其中,切換控制由軟啟動虛擬阻抗和單環(huán)電流反饋控制構(gòu)成。軟啟動虛擬阻抗用于減小并網(wǎng)電流沖擊并增強(qiáng)逆變器穩(wěn)定性,給出了其具體形式并計(jì)算了參數(shù)值。同時(shí),為防止逆變器在并網(wǎng)切換和穩(wěn)態(tài)控制中,因相位誤差造成的能量倒灌現(xiàn)象,提出了一種相位超前控制方法,并引入到下垂控制器中,給出了其頻率調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)方式。在并網(wǎng)切換時(shí),切換控制與相位超前控制相配合,能夠大幅抑制逆變器輸出電流和入網(wǎng)電流的沖擊,實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)平滑切換。(3)通過介紹虛擬同步發(fā)電機(jī)的模型,確定了其控制策略由功頻控制、勵(lì)磁控制以及同步發(fā)電機(jī)算法組成,并分別給出了各部分控制方法。為抑制并網(wǎng)切換時(shí)的電流沖擊,引入相位超前控制與軟啟動虛擬阻抗,并在原有穩(wěn)態(tài)控制算法的基礎(chǔ)上添加了頻率調(diào)節(jié)、勵(lì)磁調(diào)節(jié)和相角調(diào)節(jié)部分,提出了一種適用于虛擬同步發(fā)電機(jī)的并網(wǎng)平滑切換控制方案。該控制方法能夠抑制輸出電流和入網(wǎng)電流的沖擊,實(shí)現(xiàn)了虛擬同步發(fā)電機(jī)的平滑切換。(4)設(shè)計(jì)了系統(tǒng)的硬件及軟件,并在樣機(jī)上進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。對逆變器主電路的器件進(jìn)行了選型,計(jì)算了直流側(cè)電容、濾波器等參數(shù),選取并設(shè)計(jì)了功率器件、外圍電路等,給出了DSP資源配置、主程序、中斷程序、液晶顯示的流程圖等。在實(shí)驗(yàn)室搭建了三相光伏逆變系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺,通過樣機(jī)對所提出的控制方案進(jìn)行了驗(yàn)證,實(shí)驗(yàn)結(jié)果與仿真結(jié)果一致,驗(yàn)證了本文提出的三相光伏逆變器并網(wǎng)平滑切換控制技術(shù)的可行性和有效性。
【關(guān)鍵詞】：微電網(wǎng) 三相逆變器 虛擬同步發(fā)電機(jī) 平滑切換 抑制電流沖擊
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM464
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 第1章 緒論11-20
• 1.1 研究背景及意義11
• 1.2 分布式發(fā)電技術(shù)11-14
• 1.3 微電網(wǎng)14-18
• 1.3.1 結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)14-16
• 1.3.2 微電網(wǎng)研究現(xiàn)狀16-17
• 1.3.3 平滑切換研究現(xiàn)狀17-18
• 1.4 課題來源及主要研究內(nèi)容18-20
• 第2章 逆變器運(yùn)行控制策略20-32
• 2.1 逆變器在微電網(wǎng)中的應(yīng)用20-24
• 2.1.1 微電網(wǎng)控制模式20-23
• 2.1.2 逆變器主電路結(jié)構(gòu)23-24
• 2.2 逆變器控制方法24-29
• 2.2.1 外環(huán)控制器25-28
• 2.2.2 內(nèi)環(huán)控制器28-29
• 2.3 數(shù)字鎖相環(huán)29-31
• 2.4 本章小結(jié)31-32
• 第3章 逆變器平滑切換控制策略32-49
• 3.1 逆變器穩(wěn)態(tài)控制策略32-34
• 3.1.1 功率控制器設(shè)計(jì)32-33
• 3.1.2 電壓電流雙環(huán)控制器設(shè)計(jì)33-34
• 3.2 逆變器并網(wǎng)切換的暫態(tài)分析34-37
• 3.3 平滑切換控制策略37-45
• 3.3.1 軟啟動虛擬阻抗38-41
• 3.3.2 相位超前控制41-44
• 3.3.3 逆變器并網(wǎng)切換實(shí)現(xiàn)44-45
• 3.4 系統(tǒng)仿真結(jié)果45-48
• 3.5 本章小結(jié)48-49
• 第4章 基于虛擬同步發(fā)電機(jī)的平滑切換控制策略49-61
• 4.1 虛擬同步發(fā)電機(jī)建模與控制49-52
• 4.1.1 虛擬同步發(fā)電機(jī)建模49-50
• 4.1.2 虛擬同步發(fā)電機(jī)控制策略50-52
• 4.2 虛擬同步發(fā)電機(jī)并網(wǎng)控制策略52-56
• 4.2.1 虛擬同步發(fā)電機(jī)平滑切換控制53-56
• 4.2.2 虛擬同步發(fā)電機(jī)并網(wǎng)切換實(shí)現(xiàn)56
• 4.3 基于同步發(fā)電機(jī)思想的控制策略56-57
• 4.4 系統(tǒng)仿真結(jié)果57-60
• 4.5 本章小結(jié)60-61
• 第5章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證61-78
• 5.1 系統(tǒng)主電路設(shè)計(jì)61-65
• 5.1.1 直流側(cè)電容設(shè)計(jì)62
• 5.1.2 濾波器設(shè)計(jì)62-63
• 5.1.3 功率器件選取63-65
• 5.2 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)65-69
• 5.2.1 數(shù)據(jù)采樣調(diào)理電路65-66
• 5.2.2 保護(hù)電路66-67
• 5.2.3 死區(qū)生成電路67-68
• 5.2.4 通信模塊電路68-69
• 5.3 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)69-74
• 5.3.1 主程序結(jié)構(gòu)70-71
• 5.3.2 中斷程序71-73
• 5.3.3 液晶顯示程序73-74
• 5.4 三相光伏逆變系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)74-77
• 5.4.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)簡介74-75
• 5.4.2 逆變器平滑切換控制實(shí)驗(yàn)75-76
• 5.4.3 虛擬同步發(fā)電機(jī)平滑切換控制實(shí)驗(yàn)76-77
• 5.5 本章小結(jié)77-78
• 結(jié)論78-80
• 參考文獻(xiàn)80-85
• 附錄A 攻讀學(xué)位期間取得的研究成果85-87
• 致謝87

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