【摘要】：在孤島微網(wǎng)中,并聯(lián)接入的新能源發(fā)電單元受到復(fù)雜工況的影響,往往不能按照理想運(yùn)行條件進(jìn)行能量輸出,嚴(yán)重時(shí)將引發(fā)系統(tǒng)故障。孤島微網(wǎng)中并聯(lián)逆變器帶不平衡負(fù)載時(shí)的電壓不平衡問題及功率均分問題是系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵。本文以孤島微網(wǎng)中并聯(lián)逆變器帶不平衡負(fù)載時(shí)的負(fù)序電壓和功率環(huán)流抑制為研究目標(biāo),系統(tǒng)分析了孤島微網(wǎng)中并聯(lián)逆變器的功率環(huán)流和負(fù)序電壓的產(chǎn)生機(jī)理,并提出一些極具實(shí)用性的控制方法。主要研究內(nèi)容如下:首先建立單臺(tái)離網(wǎng)運(yùn)行逆變器兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型,根據(jù)極點(diǎn)配置法得出電壓電流控制環(huán)參數(shù)設(shè)計(jì)具體方法。之后利用動(dòng)態(tài)向量法建立逆變器下垂控制環(huán)數(shù)學(xué)模型,采用根軌跡法對逆變器穩(wěn)定性和瞬態(tài)響應(yīng)特性進(jìn)行分析,最終給出下垂控制環(huán)參數(shù)整定具體方法。接著針對并聯(lián)逆變器的功率均分控制展開討論。首先分析并聯(lián)逆變器帶平衡負(fù)載時(shí)功率環(huán)流產(chǎn)生機(jī)理,之后提出結(jié)合改進(jìn)下垂控制及自適應(yīng)虛擬阻抗的復(fù)合控制策略實(shí)現(xiàn)功率均分。具體通過在下垂控制無功功率環(huán)中增加公共母線電壓反饋,解決由于線路阻抗差異導(dǎo)致的并聯(lián)逆變器電壓差,實(shí)現(xiàn)逆變器間的功率環(huán)流抑制。進(jìn)一步通過自適應(yīng)虛擬感抗方法,實(shí)現(xiàn)輸出有功功率及無功功率的解耦,并進(jìn)一步減小并聯(lián)逆變器輸出電壓幅值差,從而提高無功功率的均分程度。之后對并聯(lián)逆變器帶不平衡負(fù)載控制策略進(jìn)行研究。首先分析并聯(lián)逆變器帶不平衡負(fù)載時(shí)的電壓和功率輸出特性,得出不平衡電壓和功率環(huán)流產(chǎn)生的原因,之后提出兩種改進(jìn)控制策略實(shí)現(xiàn)負(fù)序電壓及負(fù)序功率環(huán)流的抑制。兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的正負(fù)序電壓分序控制策略,首先通過二階廣義積分器(second order generalized integrator,SOGI)對輸出電壓進(jìn)行正負(fù)序分離,然后通過正序電壓控制環(huán)實(shí)現(xiàn)給定電壓的跟蹤,正序電壓指令值由前面提出并聯(lián)逆變器帶平衡負(fù)載時(shí)的復(fù)合控制策略得到;負(fù)序電壓指令等于0,通過負(fù)序電壓控制環(huán)實(shí)現(xiàn)負(fù)序電壓的抑制,最終實(shí)現(xiàn)輸出電壓三相平衡及負(fù)序功率均分。比例積分諧振控制策略,在傳統(tǒng)逆變器控制回路上引入諧振控制器,電壓指令值由前面提出并聯(lián)逆變器帶平衡負(fù)載時(shí)的復(fù)合控制策略得到,無須進(jìn)行正負(fù)序分離,實(shí)現(xiàn)負(fù)序電壓及負(fù)序環(huán)流的抑制。在仿真和實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上分別對兩種控制策略進(jìn)行驗(yàn)證。
【圖文】：

12并聯(lián)逆變器的輸出電壓幅值，gU 為交流母線的電壓幅值，0U 為空載時(shí)刻逆變器的輸出電壓。改進(jìn)后的無功下垂曲線如圖 3.2 中的虛線部分所示，'0U 和'0U 為交流母線電壓反饋值后逆變器的空載電壓。傳統(tǒng)下垂控制時(shí)逆變器的輸出功率為1Q 和2Q ，改進(jìn)后的逆變器輸出功率為3Q 和4Q 。從圖中可以看出，改進(jìn)后的下垂控制策略能夠調(diào)整逆變器的空載電壓，以此平衡不同線路阻抗時(shí)無功功率平衡。3.3自適應(yīng)虛擬阻抗控制改進(jìn)下垂控制從理論上可以實(shí)現(xiàn)無功功率的平衡控制，但是實(shí)際環(huán)境下線路阻抗通常不是純感性，此時(shí)系統(tǒng)的輸出有功和無功之間存在耦合，電壓的調(diào)整也會(huì)影響到有功功率的輸出。虛擬阻抗控制技術(shù)通常用于改善逆變器的輸出阻抗，同時(shí)實(shí)現(xiàn)輸出功率的解耦。雙環(huán)控制結(jié)構(gòu)的逆變器中，電壓環(huán)與電流環(huán)分別用PI-P 進(jìn)行給定輸入的跟蹤，其控制結(jié)構(gòu)如圖3.1所示。pk 和ik 分別表示電壓控制器系數(shù)，ek 為電流控制器系數(shù)，逆變器的放大系數(shù)表示為pwmk ， ( )VZ s 表示本文虛擬阻抗的大小。1loadZ( )vL s

1e pwm u ref ooe pwm uk k G u LsiUk k G （3.5）可知，，逆變器加入虛擬阻抗前，其等效輸出阻抗( )1oute pwm uLsZ sk k G 環(huán) PI 控制器的傳遞函數(shù)為： /u p iG k k s大小為 ( )VZ s 的虛擬阻抗后，逆變器的等效輸出阻抗為*( )( ) ( ) ( ( )outp i e pwmV oute pwm p ik s k k kZ s Z s Z ss k k k s k ( )s Ls，則式（3.7）可以表示為:*( )outZ s Ls。式可得，虛擬阻抗的引入將輸出阻抗變?yōu)榧兏行�，�?2制表達(dá)式的前提條件被滿足。文獻(xiàn)[18]通過引入虛擬阻解耦控制，是有功功率和無功功率相互獨(dú)立。虛擬阻。
【學(xué)位授予單位】：南昌大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TM464

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2606264