發(fā)布時間：2017-10-08 03:08

  本文關(guān)鍵詞：基于虛擬同步發(fā)電機技術(shù)的三相逆變器設(shè)計及仿真研究

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【摘要】：分布式發(fā)電比重增大是現(xiàn)代電力系統(tǒng)的重要特征之一,逆變器作為連接分布式發(fā)電與大電網(wǎng)的重要電力電子接口,它的控制方式多種多樣。借助電力系統(tǒng)的現(xiàn)有理論知識,使逆變器能夠模擬同步發(fā)電機特性,從而將發(fā)電側(cè)所有發(fā)電單元統(tǒng)一為同步發(fā)電機模型、簡化電力系統(tǒng)的控制以及增加電力系統(tǒng)中總的轉(zhuǎn)動慣量,是逆變器設(shè)計的主流思想之一,并將此種逆變器稱為虛擬同步發(fā)電機。本文設(shè)計了一種虛擬同步發(fā)電機控制器,它與真實同步發(fā)電機模型高度近似,具有虛擬調(diào)速器、虛擬勵磁控制器、轉(zhuǎn)子運動方程和電磁暫態(tài)方程等。經(jīng)仿真驗證,本文設(shè)計的虛擬同步發(fā)電機與同參數(shù)的同步發(fā)電機特性趨于一致。本文第一章討論了現(xiàn)代電力系統(tǒng)的發(fā)展方向以及微電網(wǎng)和分布式發(fā)電的發(fā)展現(xiàn)狀;介紹了逆變器的典型結(jié)構(gòu)以及恒流控制、恒壓頻控制、恒功率控制、下垂控制四種傳統(tǒng)的控制方法;列舉了國外電流型和電壓型兩大類虛擬同步發(fā)電機控制器的設(shè)計思路及各自優(yōu)劣;提出了本文的主要研究內(nèi)容及思路。第二章分析了發(fā)電機的數(shù)學(xué)模型和一些重要方程,繼而模仿同步發(fā)電機的控制方式和數(shù)學(xué)模型,在逆變器的控制器設(shè)計中構(gòu)造了對應(yīng)的虛擬調(diào)速器、虛擬勵磁器等虛擬控制單元,使逆變器與同步發(fā)電機的控制模型趨于高度一致;在機端電壓控制中,添加了雙PI環(huán)節(jié),使得逆變器與同參數(shù)的同步發(fā)電機特性趨于高度相似;闡述了虛擬同步發(fā)電機控制器設(shè)計中轉(zhuǎn)動慣量、電磁轉(zhuǎn)矩等關(guān)鍵參數(shù)的計算和選擇方法;列舉了逆變器工作過程中的兩個重要環(huán)節(jié):鎖相和孤島檢測的原理及實現(xiàn)。第三章主要分四個部分講述了逆變器樣機的設(shè)計。第一部分包括輸出側(cè)交流濾波器設(shè)計、直流支撐單元設(shè)計、驅(qū)動及緩沖電路設(shè)計等,均包含大功率信號通路。第二部分為12V以下的弱電信號部分,包括核心板、底板、轉(zhuǎn)接板、采樣板等的工作原理及設(shè)計思路。第三部分講述了虛擬同步發(fā)電機控制策略的軟件實現(xiàn)。第四部分介紹了該樣機中顯示和通信兩個人機交互端口的設(shè)計。本文第四章通過仿真對文中設(shè)計的虛擬同步發(fā)電機的離網(wǎng)穩(wěn)態(tài)特性、離網(wǎng)動態(tài)特性做了論述;分析了加入PI環(huán)節(jié)的并網(wǎng)動態(tài)特性、不加入PI環(huán)節(jié)的并網(wǎng)動態(tài)特性,證明了PI環(huán)節(jié)對虛擬同步發(fā)電機與同步發(fā)電機一致性的重要性。本章末尾展示了第三章設(shè)計的樣機實物。
【關(guān)鍵詞】：分布式發(fā)電 虛擬同步發(fā)電機 勵磁器 調(diào)速器 樣機設(shè)計
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM31;TM464
【目錄】：

• 摘要5-6
• abstract6-10
• 第一章 緒論10-26
• 1.1 研究工作的背景及意義10-11
• 1.2 逆變器概述11-13
• 1.3 逆變器的典型控制方式13-18
• 1.3.1 恒流控制13
• 1.3.2 恒壓頻控制13-14
• 1.3.3 恒功率控制14-15
• 1.3.4 下垂控制15-18
• 1.4 虛擬同步發(fā)電機技術(shù)的研究現(xiàn)狀18-24
• 1.4.1 電流型虛擬同步發(fā)電機18-19
• 1.4.2 電壓型虛擬同步發(fā)電機19-24
• 1.5 本論文的主要工作、創(chuàng)新點及結(jié)構(gòu)安排24-26
• 第二章 虛擬同步發(fā)電機的原理及控制方法26-45
• 2.1 虛擬同步發(fā)電機的數(shù)學(xué)模型26-28
• 2.2 同步發(fā)電機的數(shù)學(xué)模型28-31
• 2.3 虛擬同步發(fā)電機的控制31-39
• 2.3.1 控制策略總體結(jié)構(gòu)31-32
• 2.3.2 勵磁控制器32-35
• 2.3.3 調(diào)速器模塊35-38
• 2.3.4 雙PI環(huán)節(jié)38-39
• 2.4 關(guān)鍵參數(shù)的計算或確定方法39-41
• 2.4.1 電磁轉(zhuǎn)矩的計算39-40
• 2.4.2 暫態(tài)電動勢的計算40
• 2.4.3 轉(zhuǎn)動慣量J的確定40-41
• 2.5 鎖相及并離網(wǎng)判斷41-43
• 2.5.1 鎖相環(huán)技術(shù)41-42
• 2.5.2 孤島檢測42-43
• 2.6 本章小結(jié)43-45
• 第三章 逆變器樣機設(shè)計45-65
• 3.1 整體設(shè)計45
• 3.2 硬件設(shè)計（功率部分）45-51
• 3.2.1 濾波器的設(shè)計45-48
• 3.2.2 直流母線支撐電容及分壓電阻的設(shè)計48-50
• 3.2.3 驅(qū)動電路及緩沖電路設(shè)計50-51
• 3.3 電源設(shè)計51-54
• 3.4 硬件設(shè)計（弱電部分）54-59
• 3.4.1 控制部分整體構(gòu)架54
• 3.4.2 核心板54-55
• 3.4.3 底板55-56
• 3.4.4 轉(zhuǎn)接板56-58
• 3.4.5 采樣板設(shè)計58-59
• 3.5 軟件部分59-62
• 3.6 顯示及通信62-64
• 3.6.1 顯示62-63
• 3.6.2 通信功能63-64
• 3.7 本章小結(jié)64-65
• 第四章 虛擬同步發(fā)電機的特性的驗證65-73
• 4.1 孤島模式VSG特性仿真65-67
• 4.2 并網(wǎng)模式下的特性仿真67-70
• 4.3 實驗平臺70-72
• 4.4 本章小結(jié)72-73
• 第五章 總結(jié)與展望73-75
• 5.1 總結(jié)73
• 5.2 存在的問題及展望73-75
• 致謝75-76
• 參考文獻76-79
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的成果79-80

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 王成山;肖朝霞;王守相;;微網(wǎng)綜合控制與分析[J];電力系統(tǒng)自動化;2008年07期

2 黃偉;孫昶輝;吳子平;張建華;;含分布式發(fā)電系統(tǒng)的微網(wǎng)技術(shù)研究綜述[J];電網(wǎng)技術(shù);2009年09期

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本文編號：991622