基于虛擬同步發(fā)電機(jī)技術(shù)的三相逆變器設(shè)計(jì)及仿真研究.pdf

1、分布式發(fā)電比重增大是現(xiàn)代電力系統(tǒng)的重要特征之一，逆變器作為連接分布式發(fā)電與大電網(wǎng)的重要電力電子接口，它的控制方式多種多樣。借助電力系統(tǒng)的現(xiàn)有理論知識(shí)，使逆變器能夠模擬同步發(fā)電機(jī)特性，從而將發(fā)電側(cè)所有發(fā)電單元統(tǒng)一為同步發(fā)電機(jī)模型、簡(jiǎn)化電力系統(tǒng)的控制以及增加電力系統(tǒng)中總的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，是逆變器設(shè)計(jì)的主流思想之一，并將此種逆變器稱為虛擬同步發(fā)電機(jī)。
　　本文設(shè)計(jì)了一種虛擬同步發(fā)電機(jī)控制器，它與真實(shí)同步發(fā)電機(jī)模型高度近似，具有虛擬調(diào)速器、虛擬

2、勵(lì)磁控制器、轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程和電磁暫態(tài)方程等。經(jīng)仿真驗(yàn)證，本文設(shè)計(jì)的虛擬同步發(fā)電機(jī)與同參數(shù)的同步發(fā)電機(jī)特性趨于一致。
　　本文第一章討論了現(xiàn)代電力系統(tǒng)的發(fā)展方向以及微電網(wǎng)和分布式發(fā)電的發(fā)展現(xiàn)狀；介紹了逆變器的典型結(jié)構(gòu)以及恒流控制、恒壓頻控制、恒功率控制、下垂控制四種傳統(tǒng)的控制方法；列舉了國外電流型和電壓型兩大類虛擬同步發(fā)電機(jī)控制器的設(shè)計(jì)思路及各自優(yōu)劣；提出了本文的主要研究?jī)?nèi)容及思路。
　　第二章分析了發(fā)電機(jī)的數(shù)學(xué)模型和一些重要方

3、程，繼而模仿同步發(fā)電機(jī)的控制方式和數(shù)學(xué)模型，在逆變器的控制器設(shè)計(jì)中構(gòu)造了對(duì)應(yīng)的虛擬調(diào)速器、虛擬勵(lì)磁器等虛擬控制單元，使逆變器與同步發(fā)電機(jī)的控制模型趨于高度一致；在機(jī)端電壓控制中，添加了雙PI環(huán)節(jié)，使得逆變器與同參數(shù)的同步發(fā)電機(jī)特性趨于高度相似；闡述了虛擬同步發(fā)電機(jī)控制器設(shè)計(jì)中轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、電磁轉(zhuǎn)矩等關(guān)鍵參數(shù)的計(jì)算和選擇方法；列舉了逆變器工作過程中的兩個(gè)重要環(huán)節(jié)：鎖相和孤島檢測(cè)的原理及實(shí)現(xiàn)。
　　第三章主要分四個(gè)部分講述了逆變器樣機(jī)的設(shè)

4、計(jì)。第一部分包括輸出側(cè)交流濾波器設(shè)計(jì)、直流支撐單元設(shè)計(jì)、驅(qū)動(dòng)及緩沖電路設(shè)計(jì)等，均包含大功率信號(hào)通路。第二部分為12V以下的弱電信號(hào)部分，包括核心板、底板、轉(zhuǎn)接板、采樣板等的工作原理及設(shè)計(jì)思路。第三部分講述了虛擬同步發(fā)電機(jī)控制策略的軟件實(shí)現(xiàn)。第四部分介紹了該樣機(jī)中顯示和通信兩個(gè)人機(jī)交互端口的設(shè)計(jì)。
　　本文第四章通過仿真對(duì)文中設(shè)計(jì)的虛擬同步發(fā)電機(jī)的離網(wǎng)穩(wěn)態(tài)特性、離網(wǎng)動(dòng)態(tài)特性做了論述；分析了加入PI環(huán)節(jié)的并網(wǎng)動(dòng)態(tài)特性、不加入PI環(huán)節(jié)的