基于虛擬阻抗和虛擬同步發(fā)電機的分布式電源控制策略研究.pdf

1、當前，在環(huán)境保護與能源需求的壓力之下，國際上已將更多目光投向了既可以提高傳統(tǒng)能源利用效率、又能充分利用各種可再生能源的分布式發(fā)電（Distributed Generation，DG）相關技術(shù)領域。本文在分析了分布式發(fā)電及微電網(wǎng)技術(shù)所面臨挑戰(zhàn)的基礎上，主要探討解決兩個問題：
　　一方面，在配電網(wǎng)及微電網(wǎng)的中低壓環(huán)境下，輸電線路的阻抗比較大時，傳統(tǒng)的功率下垂控制（Droop Control）策略在配電網(wǎng)以及微電網(wǎng)中的應用存在較大的障礙

2、；而采用虛擬阻抗技術(shù)解決這一問題時，仍需要考慮所加入的虛擬阻抗環(huán)節(jié)對分布式電源逆變器的等效輸出阻抗特性的影響。
　　另一方面，隨著分布式電源滲透率的不斷提升，同步發(fā)電機在電力系統(tǒng)中的比例逐漸下降，使得系統(tǒng)中含有的旋轉(zhuǎn)備用容量和轉(zhuǎn)動慣量逐步減少，而基于電力電子接口的分布式電源由于響應速度過快、幾乎沒有轉(zhuǎn)動慣量，導致其難以參與電網(wǎng)調(diào)節(jié)并提供必要的電壓和頻率支撐，缺乏與配電網(wǎng)及微電網(wǎng)的有效兼容性。
　　針對上述所論述的情況，本文主

3、要從兩個方面入手，對微電網(wǎng)中的分布式電源控制策略進行了具體的設計分析以及策略改進，研究配電網(wǎng)以及微電網(wǎng)系統(tǒng)下高滲透率時，分布式電源控制技術(shù)的改進與分析，提出了一種基于二階廣義積分器（Second-Order Generalized-Integrator，SOGI）的虛擬阻抗（Virtual Impedance，VI）以及虛擬同步發(fā)電機（Virtual Synchronous Generator，VSG）的分布式電源的綜合控制技術(shù)，以期能

4、夠解決上述所論述的問題。
　　首先，本文對課題研究背景及意義進行了簡要的闡述，從而明確本課題研究的必要性，然后對分布式電源大規(guī)模應用及其所帶來的高滲透率下存在的問題進行了闡述和分析，并對傳統(tǒng)分布式發(fā)電及其所構(gòu)成的微電網(wǎng)的發(fā)展現(xiàn)狀及面臨的挑戰(zhàn)進行了說明。
　　其次，本文進一步介紹了微電網(wǎng)中分布式電源常用的幾種控制策略，并著重分析了分布式電源的功率傳輸特性及功率下垂控制策略的原理與優(yōu)勢，為后續(xù)內(nèi)容中基于VI和VSG技術(shù)的分布式電

5、源控制策略的研究打下基礎。
　　然后，在分析傳統(tǒng)下垂控制在中低壓配電網(wǎng)及微電網(wǎng)環(huán)境下應用時存在的問題和局限性的基礎上，引入虛擬阻抗概念并建立了基于SOGI的虛擬阻抗模型，并對比分析了基于低通濾波器和SOGI的虛擬阻抗法對逆變器輸出阻抗等特性影響的不同，證明了基于SOGI的虛擬阻抗模型在可實現(xiàn)性和系統(tǒng)性能改善方面的優(yōu)勢。
　　接著，在解決了虛擬阻抗技術(shù)引入及其自身特性改善的基礎上，本文同時考慮對并網(wǎng)逆變器的下垂控制算法進行適當