基于虛擬同步電機(jī)原理的電力電子變壓器控制研究.pdf

1、隨著分布式發(fā)電技術(shù)和微電網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，大量的分布式發(fā)電裝置以及儲(chǔ)能設(shè)備將接入電網(wǎng)，同時(shí)以電動(dòng)汽車為代表的新型負(fù)載的加入，配電網(wǎng)的能量控制與管理將會(huì)變得十分復(fù)雜，傳統(tǒng)的配電設(shè)備已無(wú)法滿足未來(lái)配電網(wǎng)的需求，更無(wú)法適應(yīng)未來(lái)電力市場(chǎng)化的需要。由此結(jié)合電力電子技術(shù)與信息技術(shù)的電力電子變壓器(Power Electronic Transformer, PET)得到了廣泛的研究，其可為各類分布式發(fā)電裝置以及負(fù)載提供靈活多樣的電氣接口，同時(shí)各接口變

2、流器具有響應(yīng)能量主動(dòng)調(diào)節(jié)的能力。
　　然而，基于功率變換電路構(gòu)成的PET，雖然各接口變流器功率響應(yīng)速度快，但不具備同步電機(jī)的機(jī)械特性以及同步運(yùn)行機(jī)制，因而隨著PET在配電網(wǎng)中滲透率的逐漸提高，其功率交流器對(duì)配電網(wǎng)電能質(zhì)量的影響將不容忽視。其中，高壓交流接口由于缺乏足夠的慣性與阻尼特性，在并網(wǎng)模式下易導(dǎo)致配電網(wǎng)暫態(tài)不穩(wěn)定，甚至?xí)鸩⒕W(wǎng)電流對(duì)配電網(wǎng)的沖擊，同時(shí)缺乏同步運(yùn)行機(jī)制，無(wú)法響應(yīng)配電網(wǎng)電壓/頻率調(diào)節(jié)。而PET低壓交流接口由于缺

3、乏大電網(wǎng)的支撐，在響應(yīng)功率調(diào)節(jié)過程中，易影響低壓側(cè)系統(tǒng)的電能質(zhì)量。
　　為此，本文基于虛擬同步電機(jī)原理，針對(duì)PET交流接口控制展開研究。首先，根據(jù)PET高、低壓交流接口應(yīng)用場(chǎng)景以及功能上的不同，提出了相應(yīng)的控制策略。其中，高壓交流接口根據(jù)同步電機(jī)運(yùn)行機(jī)理，建立了有功-頻率、無(wú)功-電壓以及并網(wǎng)電流控制策略，提升了高壓交流接口柔性，抑制了并網(wǎng)電流諧波畸變率，減少了對(duì)配電網(wǎng)的沖擊;同時(shí)PET具有自動(dòng)響應(yīng)配電網(wǎng)電壓/頻率調(diào)節(jié)的能力，有效地

4、增強(qiáng)了配電網(wǎng)穩(wěn)定性。低壓交流接口通過外環(huán)有功-頻率和無(wú)功-電壓控制器融合虛擬同步電機(jī)技術(shù)，提升了低壓交流接口的功頻響應(yīng)以及無(wú)功調(diào)節(jié)特性，有效地增強(qiáng)了低壓側(cè)系統(tǒng)頻率和電壓的穩(wěn)定性。面內(nèi)環(huán)電壓電流通過PR控制器，使得輸出電壓能夠較好地跟蹤電壓參考值，并采用電流控制環(huán)作為補(bǔ)償環(huán)節(jié)，提高了功率響應(yīng)速度，維持了低壓系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性。然后，通過建立虛擬同步電機(jī)控制器小信號(hào)模型，分析了相關(guān)參數(shù)對(duì)PET功率調(diào)節(jié)的影響，并研究了PET在虛擬同步電機(jī)控制下