基于虛擬同步發(fā)電機(jī)的光伏逆變技術(shù)研究.pdf

1、能源是支撐人類社會(huì)生存和發(fā)展的基本元素，隨著社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對(duì)常規(guī)能源的開(kāi)采利用越來(lái)越多，不僅造成了全球的能源危機(jī)，更嚴(yán)重的污染了生存環(huán)境。近年來(lái)，各國(guó)政府都先后投入新能源的開(kāi)發(fā)研究，其中太陽(yáng)能具有可再生、可持續(xù)、易獲得、無(wú)污染、無(wú)噪聲、安全清潔等優(yōu)點(diǎn)，得到人們青睞，其發(fā)電規(guī)模和裝機(jī)容量逐年增高。隨著光伏發(fā)電規(guī)模和并網(wǎng)容量的增加，光伏模塊對(duì)用戶和電力系統(tǒng)的影響也越來(lái)越嚴(yán)重，對(duì)逆變器的技術(shù)要求也越來(lái)越高。常規(guī)的逆變器因?yàn)殡娮悠骷磻?yīng)

2、速度快，沒(méi)有慣性作用，在光照條件急劇變化及負(fù)載波動(dòng)時(shí)會(huì)對(duì)用戶和電網(wǎng)造成危害，而且功率調(diào)節(jié)性能差，不能同時(shí)提供孤網(wǎng)系統(tǒng)穩(wěn)定的頻率及電壓支撐。為改善逆變器接口特性，解決以上問(wèn)題，本文采用虛擬同步發(fā)電機(jī)（VSG）控制策略，使得光伏發(fā)電單元模仿同步發(fā)電機(jī)工作。該控制策略不僅能夠保持孤網(wǎng)運(yùn)行時(shí)電壓和頻率的穩(wěn)定，還可以參與并聯(lián)電網(wǎng)性能的調(diào)節(jié)，滿足了光伏發(fā)電在這兩種模式下的可靠運(yùn)行。
　　文章首先介紹了光伏發(fā)電的國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀及未來(lái)前景，明確了

3、課題研究的重要意義。根據(jù)光伏系統(tǒng)不同的運(yùn)行模式，介紹了相應(yīng)的結(jié)構(gòu)分類，在對(duì)比幾種常見(jiàn)的逆變器控制方法優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上，引入了虛擬同步發(fā)電機(jī)控制技術(shù)，并根據(jù)同步發(fā)電機(jī)的二階方程對(duì)控制策略進(jìn)行了建模分析，模擬同步發(fā)電機(jī)調(diào)速器和勵(lì)磁調(diào)節(jié)器設(shè)計(jì)了功頻控制單元和勵(lì)磁控制單元。
　　其次，根據(jù)光伏發(fā)電結(jié)構(gòu)，在MATLAB/simulink軟件中搭建了系統(tǒng)仿真模型。首先驗(yàn)證了儲(chǔ)能單元對(duì)光伏發(fā)電輸出功率的平抑作用；接著分別進(jìn)行了虛擬同步發(fā)電機(jī)特性仿

4、真，包括功頻調(diào)節(jié)特性、勵(lì)磁調(diào)節(jié)特性、功角特性及引入轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的作用仿真；最后進(jìn)行了光伏發(fā)電并網(wǎng)運(yùn)行和兩臺(tái)虛擬同步發(fā)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行仿真，實(shí)驗(yàn)中電網(wǎng)和光伏發(fā)電單元可以共同承擔(dān)負(fù)載功率，兩臺(tái)虛擬同步發(fā)電機(jī)按照自身容量和調(diào)差系數(shù)自動(dòng)分配負(fù)荷變化，仿真效果較好。
　　最后，以主控芯片DSP320F2812和功率器件IPM為主控單元，設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)主電路和控制電路結(jié)構(gòu)，完成了實(shí)驗(yàn)硬件平臺(tái)的搭建；設(shè)計(jì)了主程序流程和各功能子程序流程結(jié)構(gòu)，編寫(xiě)了基于CCS