微網(wǎng)逆變器及其協(xié)調(diào)控制策略研究.pdf

1、微網(wǎng)是整合各種分布式能源優(yōu)勢(shì)、減弱分散的分布式發(fā)電對(duì)大電網(wǎng)的不利影響、充分挖掘分布式發(fā)電經(jīng)濟(jì)效益的有效方式，已經(jīng)成為分布式發(fā)電領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)和重要發(fā)展方向。本文針對(duì)微網(wǎng)逆變器及其協(xié)調(diào)控制展開研究，借鑒同步發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行特性、控制策略以及電力系統(tǒng)的電壓、頻率控制結(jié)構(gòu)，建立了微網(wǎng)逆變器的數(shù)學(xué)模型、各種運(yùn)行模式下的控制器以及微網(wǎng)分層控制結(jié)構(gòu)，本文的主要研究內(nèi)容有：
　　 (1)深入調(diào)研了微網(wǎng)產(chǎn)生和發(fā)展的背景、概念以及國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀；基

2、于現(xiàn)有各國建立的多個(gè)微網(wǎng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)和示范工程，歸納總結(jié)了微網(wǎng)的控制結(jié)構(gòu)和微網(wǎng)逆變器的控制策略；
　　 (2)重點(diǎn)提出了一種統(tǒng)一的微網(wǎng)逆變器接口-虛擬同步發(fā)電機(jī)(virtual synchronousgenerator，VSG)；詳細(xì)闡述了VSG的基本原理和實(shí)現(xiàn)方法，提出了瞬時(shí)無功理論和準(zhǔn)諧振濾波器兩種提取基波分量的方法來模擬同步電抗；基于VSG和同步發(fā)電機(jī)定子電氣部分的數(shù)學(xué)模型，詳細(xì)對(duì)比了它們的等效輸出阻抗特性、外特性、動(dòng)態(tài)特性以

3、及功角特性；
　　 (3)借鑒電力系統(tǒng)調(diào)速器和勵(lì)磁控制器的基本原理，設(shè)計(jì)了VSG的數(shù)字調(diào)速器和勵(lì)磁控制器，有效模擬了同步發(fā)電機(jī)組的功頻特性和電壓調(diào)節(jié)特性；VSG以PQ模式聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，詳細(xì)分析了有功功率閉環(huán)控制的穩(wěn)定性、動(dòng)態(tài)性能和抗擾性能；無功功率控制方面。在勵(lì)磁調(diào)節(jié)器的基礎(chǔ)上，提出了一種前饋補(bǔ)償和閉環(huán)控制器相結(jié)合的無功功率復(fù)合校正系統(tǒng)，快速準(zhǔn)確的達(dá)到無功功率無差控制的目的；為了滿足微網(wǎng)逆變器按照調(diào)度經(jīng)常切入切出的需要，設(shè)計(jì)了VS

4、G獨(dú)立運(yùn)行模式下的頻率控制器和電壓控制器，以及獨(dú)立運(yùn)行模式向并網(wǎng)模式切換的預(yù)并列控制單元；
　　 (4)借鑒電力系統(tǒng)分層控制思想，提出了一種適宜于微網(wǎng)的分層控制結(jié)構(gòu)；闡述了將電力系統(tǒng)分層調(diào)頻方法引入到微網(wǎng)的可行性，側(cè)重研究了微網(wǎng)一次調(diào)頻和二次調(diào)頻。根據(jù)經(jīng)濟(jì)調(diào)度對(duì)功率分配的影響，提出了一種變頻率調(diào)節(jié)系數(shù)的調(diào)速器，以便最大限度的利用現(xiàn)有發(fā)電容量參與一次調(diào)頻；對(duì)比分析了分散式和集中式兩種二次調(diào)頻的實(shí)現(xiàn)方式，揭示了分散式頻率無差控制無法

5、實(shí)際應(yīng)用的原因；
　　 (5)研究了微網(wǎng)孤島模式下電壓分層控制策略。為了方便的實(shí)現(xiàn)并聯(lián)組網(wǎng)模式下電壓控制與PQ模式下無功功率控制之間的平滑切換，提出了一種調(diào)差系數(shù)可調(diào)的新型勵(lì)磁調(diào)節(jié)器，闡述了不考慮線路阻抗情況下VSG間無功功率分配的原理；一次電壓控制中，提出了一種在線計(jì)算一次電壓控制器參考輸入電壓的新算法，用以解決無功功率分配精度和母線電壓跌落問題；設(shè)計(jì)了微網(wǎng)二次電壓控制器，在matlab/slmulink仿真平臺(tái)上驗(yàn)證了一次電