隨著分布式發(fā)電技術(shù)的迅速發(fā)展,電力系統(tǒng)中分布式能源滲透率不斷提高,導(dǎo)致電力系統(tǒng)慣性與阻尼特性相對(duì)降低,對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行控制造成不可忽視的不利影響。虛擬同步發(fā)電機(jī)技術(shù)通過(guò)控制策略使分布式發(fā)電單元模擬了同步發(fā)電機(jī)的慣性、阻尼特性,具有同步發(fā)電機(jī)的靜態(tài)及動(dòng)態(tài)特性,對(duì)電力系統(tǒng)起到一定的支撐作用,是解決分布式能源并網(wǎng)問(wèn)題的重要基礎(chǔ),得到了人們的廣泛關(guān)注。本文主要圍繞儲(chǔ)能變流器等效為虛擬同步發(fā)電機(jī)這一課題,研究了儲(chǔ)能單元及并網(wǎng)變流器的控制策略,并著重研究了儲(chǔ)能單元能量、功率約束下虛擬同步發(fā)電機(jī)參數(shù)設(shè)計(jì),及儲(chǔ)能單元荷電狀態(tài)(State of charge,SOC)與虛擬同步發(fā)電機(jī)協(xié)調(diào)控制策略。論文在廣泛調(diào)研國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上,歸納總結(jié)了虛擬同步發(fā)電機(jī)控制技術(shù)的研究現(xiàn)狀及趨勢(shì),指出了儲(chǔ)能單元特性約束與虛擬同步發(fā)電機(jī)控制策略的匹配問(wèn)題值得深入研究。為此,論文建立了儲(chǔ)能單元及雙向DC-DC變換器構(gòu)成的直流側(cè)模型,并給出其控制策略。隨后給出了虛擬同步發(fā)電機(jī)控制策略的本體模型,并借鑒傳統(tǒng)并網(wǎng)變流器控制結(jié)構(gòu),給出虛擬同步發(fā)電機(jī)整體控制策略。針對(duì)儲(chǔ)能型虛擬同步發(fā)電機(jī)系統(tǒng)穩(wěn)定性及參數(shù)設(shè)計(jì)問(wèn)題,首先建立虛擬同步發(fā)電機(jī)有功-頻率小信號(hào)模型,分析了慣性系數(shù)及阻尼系數(shù)對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能的影響,并根據(jù)該模型,推導(dǎo)出時(shí)域下虛擬同步發(fā)電機(jī)輸出有功功率、能量與阻尼比之間的關(guān)系,并給出以?xún)?chǔ)能特性約束下控制參數(shù)選取過(guò)程。由于儲(chǔ)能單元在運(yùn)行過(guò)程中其輸出特性會(huì)發(fā)生變化,為獲得準(zhǔn)確的匹配參數(shù)、提高儲(chǔ)能單元合理利用率,論文考慮儲(chǔ)能單元SOC對(duì)其輸出功率和能量的影響,采用基于SOC自適應(yīng)調(diào)整系統(tǒng)參數(shù)的控制策略;針對(duì)提高儲(chǔ)能單元SOC維持能力、保證儲(chǔ)能單元調(diào)頻能力可持續(xù)性的問(wèn)題,采用SOC控制與阻尼控制自適應(yīng)協(xié)調(diào)控制策略,分析并給出了SOC控制系數(shù)及協(xié)調(diào)控制函數(shù)的設(shè)計(jì)方法。在Matlab/Simulink仿真平臺(tái)上搭建儲(chǔ)能型虛擬同步發(fā)電機(jī)仿真模型,對(duì)相關(guān)理論分析及控制策略進(jìn)行仿真驗(yàn)證,仿真結(jié)果表明理論分析的正確性與所提控制策略的有效性。最后在物理平臺(tái)上進(jìn)行虛擬同步發(fā)電機(jī)基本功能驗(yàn)證,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明本文所提虛擬同步發(fā)電機(jī)控制參數(shù)設(shè)計(jì)方法的有效性。
【學(xué)位單位】：南昌大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類(lèi)】：TM341
【部分圖文】：

第 2 章 儲(chǔ)能型虛擬同步發(fā)電機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及建模機(jī)，向電網(wǎng)提供電磁功率。變流器中點(diǎn)電勢(shì) e 可等效為同步發(fā)電機(jī)的內(nèi)電波電感可等效為同步發(fā)電機(jī)的定子繞組電抗，也稱(chēng)同步電感；濾波電感和件的等效電阻可等效為同步發(fā)電機(jī)的電樞電阻，也稱(chēng)同步電阻；變流器輸壓 U 可等效為同步發(fā)電機(jī)的電樞端電壓，也稱(chēng)同步電壓。以上等效過(guò)程儲(chǔ)能變流器向虛擬同步發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)變過(guò)程。在運(yùn)行過(guò)程中，傳統(tǒng)同步發(fā)電轉(zhuǎn)子的加速和減速實(shí)現(xiàn)能量的吸收與釋放，進(jìn)而表現(xiàn)出慣性與阻尼特性，同步發(fā)電機(jī)則通過(guò)控制儲(chǔ)能單元的充放電來(lái)模擬這一過(guò)程。儲(chǔ)能雙向變流器電斷路器LCbatUdcU U Upcc

圖 2.3 超級(jí)電容器集總電路模電容器，SR 為串聯(lián)電阻，閾值及其運(yùn)行過(guò)程中的發(fā)模型準(zhǔn)確有效地反映出了征了其當(dāng)前容量與額定容量C 值關(guān)系密切，經(jīng)過(guò)一定程2R sc0 2N sc_max100%E USOCE U 表示儲(chǔ)能單元的額定容量壓值和當(dāng)前電壓值�？紓鹘y(tǒng)蓄電池的控制方法大，端電壓又與 SOC 值及作[11]。

圖 2.4 雙向 DC/DC 變換器結(jié)構(gòu)圖機(jī)具備的慣性是通過(guò)控制儲(chǔ)能單元的充放雙向流動(dòng)，需要采用雙向 DC/DC 變換器。Boost 變換器、雙向 Cuk 變換器、雙向 S器。相比較而言，雙向半橋 DC/DC 變換器力小、導(dǎo)通損耗小及工作效率高等優(yōu)點(diǎn)，故 2.4 所示。其中，batU 、dcU 分別為儲(chǔ)能單為 IGBT，0L 為濾波電感，0C 、1C 分別為儲(chǔ)/DC 變換器主要有兩種控制方案[54]：PW式，二者的區(qū)別僅在于開(kāi)關(guān)管1T 、2T 的驅(qū)，1T 和2T 的驅(qū)動(dòng)信號(hào)互補(bǔ)，控制相對(duì)簡(jiǎn)單ltageSwitching，ZVS），但在實(shí)際系統(tǒng)控制流方向也固定下來(lái)，此時(shí)開(kāi)關(guān)管的互補(bǔ)驅(qū)動(dòng)死區(qū)、延遲等非線(xiàn)性因素導(dǎo)致橋臂上下管
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2851440