基于虛擬同步發(fā)電機(jī)的光伏并網(wǎng)逆變器控制技術(shù)研究.pdf

1、在科技高速發(fā)展的當(dāng)今時(shí)代，分布式能源(Distributed Generation，DG)在電力系統(tǒng)中滲透率不斷增加，無形中給電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性帶來了危機(jī)與挑戰(zhàn)?；陔娏﹄娮幽孀兘涌诘姆植际诫娫床痪邆溆欣诒３窒到y(tǒng)穩(wěn)定的阻尼分量和旋轉(zhuǎn)慣量，而這些因素正是傳統(tǒng)電力系統(tǒng)中占主導(dǎo)地位的同步發(fā)電機(jī)所固有的特質(zhì)?；谔摂M同步發(fā)電機(jī)(Virtual Synchronous Generator，VSG)的并網(wǎng)逆變器通過模擬同步發(fā)電機(jī)的特性實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)控

2、制，與傳統(tǒng)控制方式相比，VSG能夠提高大電網(wǎng)的兼容性與穩(wěn)定性，能夠適應(yīng)系統(tǒng)多種運(yùn)行模式。本文在對分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)建模及其傳統(tǒng)控制策略研究的前提下，提出了虛擬同步機(jī)的控制方案。主要研究內(nèi)容:
　　(1)研究了光伏電池的工作原理，給出了其數(shù)學(xué)模型以及等效電路，并且對光伏電池最大功率控制(MPPT)進(jìn)行研究。最后在Matlab/Simulink搭建仿真模型，通過仿真結(jié)果對光伏電池的輸出特性，以及MPPT算法進(jìn)行了論證。
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3、)對分布式逆變電源的控制方法進(jìn)行了研究，包含內(nèi)環(huán)控制及外環(huán)控兩種。針對內(nèi)環(huán)控制，主要分析了dq0旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系控制、αβ0靜止坐標(biāo)系控制以及abc自然坐標(biāo)系控制三種。而外環(huán)控制則重點(diǎn)分析了PQ控制、V\f控制和下垂控制三種。本章中給出了不同控制方法的原理及控制框圖，同時(shí)對不同的控制方法進(jìn)行了簡要的比較分析，為后面的虛擬同步發(fā)電機(jī)的控制策略奠定了基礎(chǔ)。
　　(3)虛擬同步發(fā)電機(jī)的數(shù)學(xué)建模。通過對同步發(fā)電機(jī)與三相四橋臂逆變器的數(shù)學(xué)建模，借

4、鑒同步發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子運(yùn)動方程、磁鏈方程以及電磁暫態(tài)關(guān)系，實(shí)現(xiàn)對虛擬同步發(fā)電機(jī)的數(shù)學(xué)建模;對逆變器的有功-頻率控制器以及無功-電壓控制器分別進(jìn)行設(shè)計(jì)與優(yōu)化，將三相四橋臂逆變器整定為虛擬同步發(fā)電機(jī)。
　　(4)虛擬同步發(fā)電機(jī)同步并網(wǎng)控制方法研究。借鑒同步發(fā)電機(jī)的并網(wǎng)控制原理，本文設(shè)計(jì)了兩種不同的VSG同步并網(wǎng)方案，一種為添加鎖相環(huán)的傳統(tǒng)控制方案，另一種是不添加鎖相環(huán)的方案，對兩種方案分別進(jìn)行了對比分析，歸納其優(yōu)缺點(diǎn)。同時(shí)通過仿真驗(yàn)證了不

5、添加鎖相環(huán)同步并網(wǎng)方案實(shí)現(xiàn)了虛擬同步發(fā)電機(jī)的平滑并網(wǎng)。
　　(5)虛擬同步發(fā)電機(jī)運(yùn)行特性分析。研究虛擬同步機(jī)的離網(wǎng)運(yùn)行、組網(wǎng)運(yùn)行和并網(wǎng)運(yùn)行特性，設(shè)計(jì)了適應(yīng)不同運(yùn)行特性的控制策略，以實(shí)現(xiàn)不同運(yùn)行模式的最優(yōu)控制。
　　(6)在Matlab/Simulink中搭建了虛擬同步發(fā)電機(jī)離網(wǎng)與并網(wǎng)運(yùn)行的仿真模型，對虛擬同步發(fā)電機(jī)控制算法與策略的正確性進(jìn)行了驗(yàn)證;
　　(7)在Matlb/Simulink搭建了基于虛擬同步機(jī)控制的光伏