本文關鍵詞：基于微電網(wǎng)的逆變器控制策略研究

  更多相關文章： 微電網(wǎng) 分布式電源 逆變器 下垂控制 虛擬同步發(fā)電機

【摘要】：隨著可再生能源的廣泛應用，大量分布式發(fā)電單元的并網(wǎng)會給大電網(wǎng)帶來嚴重的影響，使電能質(zhì)量惡化，為了解決這些問題，微電網(wǎng)應運而生，多個分布式發(fā)電單元組成微電網(wǎng)系統(tǒng)再接入大電網(wǎng)就可以避免分布式發(fā)電單元帶來的負面影響。微電網(wǎng)運行的首要問題是控制，而逆變器作為微電網(wǎng)中各分布式電源并網(wǎng)的核心，其控制效果對微電網(wǎng)的穩(wěn)定運行至關重要。本文主要是研究微電網(wǎng)逆變器的控制策略，主要研究了兩種借鑒同步發(fā)電機特性的逆變器控制策略，一種是下垂控制策略，一種是虛擬同步發(fā)電機技術。研究具體內(nèi)容包括： 對微電網(wǎng)的概念、特點以及國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀加以了闡述，介紹了微電網(wǎng)的基本組成和微電網(wǎng)逆變器控制的研究意義。 建立了典型的風光互補微電網(wǎng)系統(tǒng)模型，詳細分析了其組成部分的各分布式單元和儲能單元的模型特點及其相應的逆變器并網(wǎng)結構，進而推導出逆變器的控制結構。結合微電網(wǎng)實際運行需求，介紹了現(xiàn)有常用的幾種微電網(wǎng)逆變器控制策略。 介紹了逆變器的下垂特性原理和下垂控制方法，針對下垂控制策略存在的缺點，提出了改進的下垂控制策略，孤島狀態(tài)下使用電能質(zhì)量模式，當負載變化時通過改變下垂特性的位置以恢復系統(tǒng)的電壓和頻率；并網(wǎng)狀態(tài)下引入前饋偏置電流，當主電網(wǎng)電壓和頻率偏移時，逆變電源改變輸出有功功率和無功功率用以作為電網(wǎng)支撐，保證微電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，此模式稱為電網(wǎng)支撐模式，經(jīng)對PSCAD中建立的微電網(wǎng)模型進行仿真，仿真結果驗證了改進的下垂控制策略確實能有效改善傳統(tǒng)下垂控制的缺點。 重點介紹了采用虛擬同步發(fā)電機技術，其作為微電網(wǎng)逆變器的控制策略能模仿同步發(fā)電機的大慣性，大輸出阻抗特點，從而使微電網(wǎng)系統(tǒng)具有較強的抗擾動和抗電流沖擊的特征。根據(jù)同步發(fā)電機的二階數(shù)學模型，設計了虛擬同步發(fā)電機逆變器的控制算法。借鑒同步發(fā)電機的控制策略，分別設計頻率控制器和電壓控制器用來實現(xiàn)微電網(wǎng)頻率和電壓的控制，其功能和原理類似于同步發(fā)電機的調(diào)速器和勵磁調(diào)節(jié)器。根據(jù)微電網(wǎng)并網(wǎng)運行和孤島運行的不同要求，分別設計了虛擬同步發(fā)電機并網(wǎng)模式下和孤島模式下的頻率控制器和電壓控制器。然后使用虛擬同步發(fā)電機技術作為PSCAD中微電網(wǎng)模型的逆變器控制策略，進行微電網(wǎng)孤島模式下的恒負載、變負載仿真、并網(wǎng)模式仿真以及模式切換過程的仿真，，仿真結果表明虛擬同步發(fā)電機技術可以有效控制微電網(wǎng)的穩(wěn)定運行。最后對提出的兩種逆變器控制策略的控制效果進行了對比分析。
【關鍵詞】：微電網(wǎng) 分布式電源 逆變器 下垂控制 虛擬同步發(fā)電機
【學位授予單位】：內(nèi)蒙古科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TM464
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-9
• 1 引言9-17
• 1.1 研究背景9-11
• 1.2 微電網(wǎng)的發(fā)展概況11-13
• 1.2.1 微電網(wǎng)的國外發(fā)展狀況11-12
• 1.2.2 微電網(wǎng)的國內(nèi)發(fā)展狀況12-13
• 1.3 微電網(wǎng)的組成及其逆變器控制意義13-15
• 1.3.1 微電網(wǎng)的組成13-14
• 1.3.2 微電網(wǎng)逆變器的控制意義14-15
• 1.4 本文主要研究內(nèi)容15-17
• 2 微電網(wǎng)系統(tǒng)模型及逆變器控制策略分析17-35
• 2.1 微電網(wǎng)系統(tǒng)模型分析17-25
• 2.1.1 風力發(fā)電系統(tǒng)18-20
• 2.1.2 光伏發(fā)電系統(tǒng)20-22
• 2.1.3 蓄電池22-23
• 2.1.4 超級電容23-24
• 2.1.5 DC/DC 變換器24-25
• 2.2 逆變電源控制結構分析25-30
• 2.2.1 逆變電源的模型分析25-28
• 2.2.2 逆變器控制結構設計28-30
• 2.3 逆變器的控制策略分析30-34
• 2.3.1 下垂控制30-31
• 2.3.2 恒功率控制31-33
• 2.3.3 恒壓恒頻控制33-34
• 2.4 本章小結34-35
• 3 微電網(wǎng)逆變器下垂控制策略35-47
• 3.1 同步發(fā)電機的靜態(tài)下垂特性35-36
• 3.2 逆變電源下垂控制策略原理36-38
• 3.2.1 逆變電源輸出功率特性分析36-37
• 3.2.2 逆變電源下垂控制原理37-38
• 3.3 改進的下垂控制策略38-46
• 3.3.1 孤島模式控制策略39-41
• 3.3.2 并網(wǎng)模式控制策略41-42
• 3.3.3 改進下垂控制策略仿真分析42-46
• 3.4 本章小結46-47
• 4 虛擬同步發(fā)電機技術47-62
• 4.1 虛擬同步發(fā)電機設計方法47-50
• 4.1.1 同步發(fā)電機的數(shù)學模型47-49
• 4.1.2 逆變電源的虛擬同步發(fā)電機模型分析49-50
• 4.2 虛擬同步發(fā)電機控制系統(tǒng)設計50-52
• 4.3 頻率控制器設計52-54
• 4.3.1 同步發(fā)電機的調(diào)頻過程52-53
• 4.3.2 虛擬同步發(fā)電機的頻率控制器設計53-54
• 4.4 電壓控制器設計54-58
• 4.4.1 電壓調(diào)節(jié)原理54-55
• 4.4.2 同步發(fā)電機的勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)55
• 4.4.3 虛擬同步發(fā)電機的電壓控制器55-58
• 4.5 虛擬同步發(fā)電機的運行控制58-60
• 4.5.1 虛擬同步發(fā)電機并網(wǎng)運行58-60
• 4.5.2 虛擬同步發(fā)電機的孤島運行控制60
• 4.6 本章小結60-62
• 5 虛擬同步發(fā)電機技術仿真分析62-73
• 5.1 虛擬同步發(fā)電機仿真模型62-64
• 5.1.1 微電網(wǎng)模型62-63
• 5.1.2 虛擬同步發(fā)電機算法仿真模型63
• 5.1.3 虛擬同步發(fā)電機控制器仿真模型63-64
• 5.2 虛擬同步發(fā)電機孤島模式運行仿真64-67
• 5.2.1 虛擬同步發(fā)電機孤島模式下帶恒定負載運行仿真64-66
• 5.2.2 虛擬同步發(fā)電機孤島模式下負載突變運行仿真66-67
• 5.3 虛擬同步發(fā)電機并網(wǎng)模式運行仿真67-71
• 5.3.1 微電網(wǎng)模式切換運行仿真68-69
• 5.3.2 微電網(wǎng)并網(wǎng)模式運行仿真69-71
• 5.4 下垂控制與虛擬同步發(fā)電機技術的對比71-72
• 5.5 本章小結72-73
• 結論73-75
• 參考文獻75-79
• 致謝79-80
• 在學研究成果80

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 徐金雄;張雙平;王帥;;微型電網(wǎng)關鍵技術及研究應用概況[J];電氣開關;2010年03期

2 周念成;王強鋼;杜躍明;;風能與光伏混合微電網(wǎng)的建模和仿真[J];中國電力;2010年04期

3 王凌;李培強;李欣然;劉志勇;;微電源建模及其在微電網(wǎng)仿真中的應用[J];電力系統(tǒng)及其自動化學報;2010年03期

4 施婕;艾芊;;直流微電網(wǎng)在現(xiàn)代建筑中的應用[J];現(xiàn)代建筑電氣;2010年06期

5 時珊珊;魯宗相;閔勇;王陽;;微電源特性分析及其對微電網(wǎng)負荷電壓的影響[J];電力系統(tǒng)自動化;2010年17期

6 蘇玲;張建華;王利;苗唯時;吳子平;;微電網(wǎng)相關問題及技術研究[J];電力系統(tǒng)保護與控制;2010年19期

7 蔡華娟;梁平;;微電網(wǎng)電能質(zhì)量檢測系統(tǒng)開發(fā)[J];自動化與儀器儀表;2010年05期

8 姚勇;朱桂萍;劉秀成;;諧波對低壓微電網(wǎng)運行的影響[J];中國電力;2010年10期

9 李軍;黃學良;陳小虎;徐文;謝淼;;基于分壓器原理的孤島檢測技術在微電網(wǎng)中的應用[J];中國電機工程學報;2010年34期

10 畢大強;牟曉春;任先文;薛雷;;含多微源的微電網(wǎng)控制策略設計[J];高電壓技術;2011年03期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 肖朝霞;方紅偉;張獻;;智能微電網(wǎng)研究綜述[A];天津市電機工程學會2009年學術年會論文集[C];2009年

2 廉超;宋騰;李鵬;顧志強;江百川;;微電網(wǎng)及其控制技術研究[A];中國高等學校電力系統(tǒng)及其自動化專業(yè)第二十四屆學術年會論文集（下冊）[C];2008年

3 谷s

本文編號：995702