發(fā)布時間：2017-11-19 16:05

  本文關(guān)鍵詞：基于虛擬同步控制的微網(wǎng)逆變器運行特性研究

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【摘要】：資源緊缺、環(huán)境問題、電網(wǎng)安全性和可靠性要求的多重壓力下,傳統(tǒng)的電力生產(chǎn)和傳輸正在逐漸發(fā)生改變,在利用可再生資源的基礎(chǔ)上,分布式發(fā)電正快速滲透到電網(wǎng)系統(tǒng)。近年來,分布式發(fā)電以其能源利用率高、輸配電損耗小、可靠性高、污染小等優(yōu)點受到了廣泛的關(guān)注。為了減小分布式能源的接入對主電網(wǎng)產(chǎn)生的不利影響,最大限度地發(fā)揮其優(yōu)勢,同時更好地促進大規(guī)模分布式發(fā)電的整合與應用,提出了微網(wǎng)的概念。大多數(shù)分布式電源以逆變器作為接口與主網(wǎng)相連,作為微網(wǎng)中基本的電力電子接口,對其進行合理有效的控制直接影響著微網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行。虛擬同步控制技術(shù)的發(fā)展以及在分布式發(fā)電控制上的良好表現(xiàn),近幾年受到廣泛關(guān)注。本文涉及的研究內(nèi)容主要包括:(1)從同步發(fā)電機的數(shù)學模型入手,分析了虛擬同步控制策略的控制原理;再結(jié)合同步發(fā)電機的下垂特性,推導了虛擬同步控制的有功/頻率、無功/電壓兩個控制環(huán)的實現(xiàn)過程。在此基礎(chǔ)上,構(gòu)建了虛擬同步控制策略的小信號模型,并在PSCAD/EMTDC搭建了該控制方法的微網(wǎng)模型,得到的輸出相角響應與MATLAB小擾動模型進行比較,兩者的一致性驗證了所建小信號模型的正確性。(2)微網(wǎng)需要運行在并網(wǎng)、孤島模式,并在兩種模式切換。先詳細分析了虛擬阻抗方式并網(wǎng)方法的實現(xiàn)過程,以及從并網(wǎng)切換到孤島模式的運行特性,實現(xiàn)了基于虛擬同步控制的微網(wǎng)運行模式的無縫切換。針對該方法無法帶負荷并網(wǎng)的問題,提出了一種無沖擊帶負載并網(wǎng)方法,且無需單獨復雜的同步單元。該方法將輸出電壓參考相角作為dq旋轉(zhuǎn)坐標的基準角,電網(wǎng)電壓在旋轉(zhuǎn)坐標系下得到q軸上的分量,通過PI閉環(huán)控制環(huán)節(jié)獲得逆變器參考角頻率的補償量,從而實現(xiàn)與電網(wǎng)同步。PSCAD/EMTDC仿真結(jié)果驗證了所提出控制策略的正確性和有效性。(3)當電網(wǎng)電壓發(fā)生對稱跌落時,根據(jù)跌落的幅度,改變虛擬同步控制方式及調(diào)整輸出功率的參考值,來實現(xiàn)微網(wǎng)的低電壓穿越功能,并輸出無功功率以支撐電網(wǎng)電壓的恢復。當發(fā)生不對稱故障時,根據(jù)對稱分量法提取正、負分量,加入負序電流抑制環(huán)節(jié),從而保證逆變器輸出預設(shè)功率值。同樣PSCAD/EMTDC仿真結(jié)果驗證所提出控制方法的有效性。(4)介紹了微網(wǎng)逆變器實驗平臺的軟件、硬件的設(shè)計與實現(xiàn)。通過對所搭建的實驗樣機進行測試,從實驗結(jié)果可以看出,在保證對負載供電的前提下,逆變器輸出電壓能快速實現(xiàn)與電網(wǎng)電壓的自同步,并在負載接入時對系統(tǒng)影響較小,動態(tài)性能良好,驗證了所提出的控制策略的正確性。
【學位授予單位】：湖南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TM464

【參考文獻】

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本文編號：1204100