本文關鍵詞：多虛擬同步發(fā)電機并聯(lián)運行時的環(huán)流抑制和功率分配問題研究

  更多相關文章： 逆變器并聯(lián) 微電網(wǎng) VSG 環(huán)流抑制 功率分配

【摘要】：分布式發(fā)電技術有利于新能源和可再生能源的大規(guī)模應用,能夠很好解決當前的能源危機和環(huán)境污染等問題。分布式電源一般使用電力電子元件組成的逆變器進行控制,其響應速度快,而且傳統(tǒng)逆變器控制策略很難實現(xiàn)大電網(wǎng)具有的慣性和阻尼特性。因而,分布式電源大量接入大電網(wǎng),大大降低了電力系統(tǒng)穩(wěn)定性。虛擬同步發(fā)電機(Virtual Synchronous Generator,VSG)控制算法能夠?qū)⒛孀兤髂M成同步發(fā)電機(Synchronous Generator,SG),不僅能夠為電力系統(tǒng)提供頻率和電壓支撐,還能提供相應的慣性和阻尼特性,使電網(wǎng)穩(wěn)定性得到極大提高。分布式電源一般容量相對較小,而電力系統(tǒng)有大容量的需求,因而使用分布式電源并聯(lián)運行系統(tǒng)來擴大容量。本文主要研究了多虛擬同步發(fā)電機在并聯(lián)運行時的環(huán)流抑制和功率分配問題,以及在微電網(wǎng)孤島運行模式下多臺虛擬同步發(fā)電機的功率分配問題。首先,從單臺逆變器控制的角度,歸納總結(jié)了常見的逆變器控制算法,選擇了性能良好的VSG算法作為逆變器控制算法。詳細分析了VSG數(shù)學模型及其控制原理,設計出了相應的勵磁單元控制器和調(diào)頻單元控制器。利用MATLAB/Simulink搭建了VSG單機仿真模型,并對其調(diào)頻調(diào)壓的特性、轉(zhuǎn)動慣量對系統(tǒng)動態(tài)響應的影響進行了驗證。其次,在多虛擬同步發(fā)電機并聯(lián)運行環(huán)境下,研究了環(huán)流抑制問題和功率分配問題。詳細分析了并聯(lián)系統(tǒng)的環(huán)流產(chǎn)生機理;提出了基于VSG虛擬阻抗的電壓閉環(huán)控制策略,利用VSG算法中的虛擬阻抗來模擬硬件大電感,不僅能達到有效抑制環(huán)流的作用,而且可以將逆變器控制成像SG一樣具有大感性輸出阻抗特性;利用MATLAB/Simulink搭建了兩臺容量相同的VSG并聯(lián)系統(tǒng)仿真模型,驗證了所述環(huán)流抑制策略。詳細分析了并聯(lián)系統(tǒng)每臺VSG的傳輸功率特性;提出了多VSG并聯(lián)運行時的功率分配控制策略,能實現(xiàn)多VSG在并聯(lián)運行時按照其額定容量分配功率,而且在系統(tǒng)負荷變化時,VSG算法中的轉(zhuǎn)動慣量能起到減緩頻率變化,抑制功率波動的作用;利用MATLAB/Simulink搭建了兩臺容量不同的VSG并聯(lián)系統(tǒng)仿真模型,驗證了所述功率分配策略。最后,將本文提出的多虛擬同步發(fā)電機并聯(lián)運行時的功率分配策略的應用環(huán)境拓展到微電網(wǎng)孤島運行模式下,驗證了本文提出的功率分配策略也適用于微網(wǎng)環(huán)境。本文在充分考慮我國電力系統(tǒng)特點的情況下,借鑒相關論文,選取了微電網(wǎng)算例系統(tǒng)�；谶x取的微網(wǎng)算例系統(tǒng),利用MATLAB/Simulink搭建了接入微網(wǎng)的多臺VSG孤島運行仿真模型,驗證了本文提出的功率分配策略也適用于微網(wǎng)環(huán)境。
【關鍵詞】：逆變器并聯(lián) 微電網(wǎng) VSG 環(huán)流抑制 功率分配
【學位授予單位】：電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TM31
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 緒論11-27
• 1.1 研究背景與意義11-12
• 1.2 國內(nèi)外研究歷史與現(xiàn)狀12-24
• 1.2.1 逆變器控制理論研究現(xiàn)狀12-14
• 1.2.2 虛擬同步發(fā)電機研究歷史14-15
• 1.2.3 逆變器并聯(lián)系統(tǒng)研究現(xiàn)狀15-22
• 1.2.3.1 逆變器并聯(lián)系統(tǒng)的拓撲結(jié)構(gòu)15-17
• 1.2.3.2 環(huán)流的抑制17-20
• 1.2.3.3 功率分配20-22
• 1.2.4 微電網(wǎng)運行概述22-24
• 1.2.4.1 微電網(wǎng)運行模式22-23
• 1.2.4.2 微電網(wǎng)運行控制23-24
• 1.3 本文的主要貢獻與創(chuàng)新24-25
• 1.4 本文的結(jié)構(gòu)安排25-27
• 第二章 虛擬同步發(fā)電機的設計27-39
• 2.1 虛擬同步發(fā)電機拓撲結(jié)構(gòu)27-28
• 2.2 虛擬同步發(fā)電機數(shù)學模型28-29
• 2.2.1 虛擬同步發(fā)電機機械方程28-29
• 2.2.2 虛擬同步發(fā)電機電磁方程29
• 2.3 虛擬同步發(fā)電機控制原理29-34
• 2.3.1 勵磁單元29-32
• 2.3.1.1 SG無功功率和電壓的關系29-31
• 2.3.1.2 勵磁控制器設計31-32
• 2.3.2 調(diào)頻單元32-34
• 2.3.2.1 SG調(diào)速控制原理32-33
• 2.3.2.2 調(diào)頻控制器設計33-34
• 2.4 虛擬同步發(fā)電機仿真結(jié)果及分析34-38
• 2.4.1 VSG調(diào)頻功能驗證34-35
• 2.4.2 VSG調(diào)壓功能驗證35-36
• 2.4.3 VSG轉(zhuǎn)動慣量對調(diào)頻動態(tài)過程的影響36-38
• 2.5 本章小結(jié)38-39
• 第三章 多虛擬同步發(fā)電機并聯(lián)運行時的環(huán)流抑制39-54
• 3.1 多虛擬同步發(fā)電機并聯(lián)運行時的環(huán)流分析39-41
• 3.2 輸出阻抗對輸出電壓的影響41-42
• 3.3 多VSG并聯(lián)運行時的環(huán)流抑制控制策略42-48
• 3.3.1 基于VSG虛擬阻抗的電壓閉環(huán)控制策略42-46
• 3.3.2 基于VSG虛擬阻抗電壓閉環(huán)控制的輸出阻抗分析46-48
• 3.4 多VSG并聯(lián)運行時的環(huán)流抑制仿真結(jié)果及分析48-53
• 3.5 本章小結(jié)53-54
• 第四章 多虛擬同步發(fā)電機并聯(lián)運行時的功率分配54-63
• 4.1 多虛擬同步發(fā)電機并聯(lián)系統(tǒng)傳輸功率特性分析54-55
• 4.2 多虛擬同步發(fā)電機并聯(lián)運行時的功率分配策略55-58
• 4.2.1 有功功率分配控制策略56
• 4.2.2 無功功率分配控制策略56-58
• 4.3 多VSG并聯(lián)運行時的功率分配仿真結(jié)果及分析58-62
• 4.4 本章小結(jié)62-63
• 第五章 微電網(wǎng)孤島運行模式下多虛擬同步發(fā)電機功率分配63-75
• 5.1 微電網(wǎng)算例63-64
• 5.2 微電網(wǎng)孤島運行模式下多虛擬同步發(fā)電機的功率分配64-74
• 5.2.1 不同節(jié)點多VSG的功率分配64-71
• 5.2.2 相同節(jié)點多VSG并聯(lián)系統(tǒng)的功率分配71-74
• 5.3 本章小結(jié)74-75
• 第六章 全文總結(jié)與展望75-77
• 6.1 全文總結(jié)75-76
• 6.2 后續(xù)工作展望76-77
• 致謝77-78
• 參考文獻78-82
• 攻讀碩士學位期間取得的成果82-83

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