基于虛擬同步機(jī)的微網(wǎng)逆變器控制策略研究.pdf

1、虛擬同步機(jī)技術(shù)，以其模擬同步發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)動慣量、阻尼特性、下垂特性、勵磁特性及并離網(wǎng)通用的技術(shù)優(yōu)勢，在微網(wǎng)逆變器控制技術(shù)中受到越來越多專家學(xué)者的關(guān)注。本文以國家“十二五”科技支撐計(jì)劃重大項(xiàng)目《風(fēng)光儲輸示范工程關(guān)鍵技術(shù)研究》(2011BAA07B02)，國家“十二五”科技支撐項(xiàng)目《大型機(jī)械能量回收與利用關(guān)鍵技術(shù)開發(fā)與應(yīng)用》(2014BAA04B02)，國家“十二五”科技支撐計(jì)劃《光伏微電網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)研究和核心設(shè)備研制》(2015AA05060

2、7)等為依托，在微網(wǎng)逆變器系統(tǒng)數(shù)學(xué)建模、控制策略，微網(wǎng)逆變器的關(guān)鍵性參數(shù)穩(wěn)定性分析和設(shè)計(jì)理論，實(shí)驗(yàn)?zāi)M方案等方面進(jìn)行了較為深入的研究，并對上述研究進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證和現(xiàn)場示范研究，取得一些創(chuàng)新性的成果。
　　本文主要研究及創(chuàng)新點(diǎn)概括如下:
　　(1)概述了模擬同步發(fā)電機(jī)組特性的基本原理，比較了虛擬同步機(jī)，下垂控制和真實(shí)同步發(fā)電機(jī)組之間的相同點(diǎn)和不同點(diǎn)，以及其各自優(yōu)缺點(diǎn)，并簡要概述了用在大功率微電網(wǎng)示范工程的幾種微網(wǎng)逆變器拓?fù)浣Y(jié)

3、構(gòu)，并比較了其優(yōu)缺點(diǎn)。
　　(2)建立了基于復(fù)矢量變換的三相微網(wǎng)逆變器正負(fù)序輸出電壓，環(huán)流，輸出阻抗數(shù)學(xué)模型，探究了其本身存在的動靜態(tài)特性分離的物理特性，給出了單機(jī)孤島/并網(wǎng)，孤島并聯(lián)，多機(jī)并網(wǎng)等運(yùn)行狀態(tài)下的數(shù)學(xué)模型，探索了死區(qū)和采樣誤差對系統(tǒng)環(huán)流特性的不同影響，給出了影響系統(tǒng)環(huán)流的關(guān)鍵因素和控制變量，給出了多機(jī)并網(wǎng)下并網(wǎng)特性的變化，指出了根據(jù)此數(shù)學(xué)模型得到的現(xiàn)有控制方法存在的問題。
　　(3)將系統(tǒng)中的關(guān)鍵變量按照控制特性

4、進(jìn)行分類，并結(jié)合數(shù)學(xué)模型和穩(wěn)定性分析，得到功率外環(huán)和電壓雙環(huán)的統(tǒng)一控制方程。根據(jù)其并離網(wǎng)輸出性能要求，為提高功率計(jì)算快速性，準(zhǔn)確性及穩(wěn)定性，給出了基于陷波器的功率計(jì)算方法;為解決并聯(lián)運(yùn)行動態(tài)響應(yīng)和均流的矛盾闖題，提出了輸出阻抗解耦控制策略;為解決并聯(lián)運(yùn)行不平衡輸出電壓抑制和均流的矛盾問題，提出了不平衡負(fù)載條件下的均衡控制策略;為解決輸出帶變壓器時的直流分量問題，給出了基于準(zhǔn)諧振控制器的直流分量抑制策略;為了保證虛擬同步機(jī)技術(shù)能在并網(wǎng)模式

5、下按照功率調(diào)度指令提供恒定功率，給出了恒功率控制策略;為了解決并網(wǎng)模式下的次同步振蕩問題，給出了次同步振蕩抑制策略;為了滿足現(xiàn)有微網(wǎng)逆變器低電壓穿越時的無功補(bǔ)償要求，提出了基于有功分量補(bǔ)償無功電流的無功補(bǔ)償控制策略;為了解決光儲共同運(yùn)行時需要兼顧儲能電池相關(guān)狀態(tài)和光伏電池最大功率追蹤問題，給出了光儲逆變器統(tǒng)一控制策略。
　　(4)為了驗(yàn)證上述控制策略和參數(shù)設(shè)計(jì)的有效性，與課題組成員一起建立了三套實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，一套是依托于合肥工業(yè)大學(xué)分

6、布式發(fā)電實(shí)驗(yàn)室的，基于動模機(jī)組的風(fēng)光儲物理模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，一套是基于工廠產(chǎn)品應(yīng)用的光儲柴可靠節(jié)能發(fā)電系統(tǒng)，并建立了完善的實(shí)驗(yàn)測試系統(tǒng)，來全面考察系統(tǒng)的并離網(wǎng)以及切換性能，一套是西藏措勤智能微電網(wǎng)實(shí)驗(yàn)示范工程;簡要介紹了實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中關(guān)鍵實(shí)驗(yàn)裝置的實(shí)驗(yàn)室簡易模擬方案，包括電網(wǎng)模擬，光伏電池模擬，儲能電池模擬等方案;給出了關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)的參數(shù)設(shè)計(jì)方法，根據(jù)數(shù)字控制系統(tǒng)延時特性對高頻穩(wěn)定性的影響，提出了基于廣義奈氏穩(wěn)定判據(jù)的LC/LCL的諧振頻率穩(wěn)定