考慮儲能系統(tǒng)的虛擬同步發(fā)電機(jī)研究.pdf

1、隨著分布式電源技術(shù)的發(fā)展，大量的新能源分布式電源接入電網(wǎng)。但是分布式電源所采用的并網(wǎng)技術(shù)一般比較落后，大多采用電壓鎖相環(huán)或最大功率跟蹤等并網(wǎng)方式。這些傳統(tǒng)方法并入電網(wǎng)的功率極有可能是垃圾功率。分布式電源系統(tǒng)功率的單向流動性以及高頻特性，在電網(wǎng)中分布式電源滲透水平較高或者是同步發(fā)電機(jī)缺失的條件下，會使整個電網(wǎng)系統(tǒng)慣性缺失，最終會導(dǎo)致電網(wǎng)系統(tǒng)難以抵御電力系統(tǒng)中常見的高頻干擾，從而使系統(tǒng)穩(wěn)定性降低。
　　本文在充分了解同步發(fā)電機(jī)并網(wǎng)原理

2、的基礎(chǔ)上，掌握了逆變器向同步發(fā)電機(jī)等效過程。重點研究虛擬同步發(fā)電機(jī)(Virtual Synchronous Generator，VSG)算法的機(jī)電方程，分析其具體工程實現(xiàn)方法。繪制算法實現(xiàn)框圖，并通過仿真的手段驗證建模的有效性以及實現(xiàn)的可行性。并參照同步發(fā)電機(jī)的控制原理，研究設(shè)計相應(yīng)的功頻控制器和勵磁電壓控制器。并設(shè)計了一種通過改變機(jī)械功率輸入而調(diào)節(jié)逆變器輸出電壓相位的預(yù)并列控制單元，能夠在不進(jìn)行變壓器隔離的情況下，實現(xiàn)變流器快速平滑的

3、并網(wǎng)。
　　研究了鉛酸蓄電池的充放電特性，并確定蓄電池單元的建模方法。在此基礎(chǔ)上選擇合適的雙向DC-DC電路，用于實現(xiàn)逆變器直流側(cè)與儲能電池間雙向快速的功率流動。通過充分考慮儲能系統(tǒng)的特性，以及充放電深度對鉛酸蓄電池壽命的影響，提出了一種既能保證系統(tǒng)并網(wǎng)后對電網(wǎng)頻率和電壓的有效調(diào)控，又能有效的保護(hù)蓄電池的協(xié)調(diào)控制策略，使其能夠滿足運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。為了更加充分地說明控制策略的優(yōu)越性，建立了蓄電池的壽命損耗模型，把蓄電池運(yùn)行過程的壽命消

4、耗進(jìn)行量化。
　　本文通過對虛擬同步發(fā)電機(jī)的傳統(tǒng)功頻下垂控制器進(jìn)行改進(jìn)，設(shè)計得到一種變下垂系數(shù)的虛擬同步發(fā)電機(jī)功頻控制器。其以電池的實時荷電狀態(tài)（State of Charge，SOC）和運(yùn)行工況作為輸入量，在虛擬同步發(fā)電機(jī)系統(tǒng)并網(wǎng)運(yùn)行的過程中，動態(tài)地調(diào)整功頻控制器的下垂系數(shù)，從而間接控制系統(tǒng)出力。改進(jìn)后的變下垂系數(shù)控制方法能夠在蓄電池即將過充或過放的情況下，對系統(tǒng)并網(wǎng)出力進(jìn)行調(diào)整，最終能夠有效抑制過充和過放的發(fā)生。本文充分考慮蓄