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微网逆变器控制研究

作　者: 朱德斌
导　师: 张兴
学　校: 合肥工业大学
专　业: 电力电子与电力传动
关键词: 微网 储能 虚拟同步发电机 调速器 励磁控制器 同步控制器 小信号模型
分类号: TM464
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


随着分布式发电的渗透率的不断提升，其对电网稳定性的负面影响将不能被忽视，微网作为充分接纳分布式电源、减弱其对电网影响的有效途径，具有广阔的发展前景。由于储能单元在维持微网电压及频率稳定性上起着关键的作用，本文针对微网的储能逆变器的控制展开了研究，借鉴同步发电机机组的运行及控制特性，对虚拟同步发电机进行了设计，并研究了虚拟同步发电机在微网不同运行模式下的特性及稳定性问题。全文的主要内容有：（1）介绍了微网的特点及发展现状，对微网逆变器的控制要求进行了分析，并归纳总结了微网逆变器的控制策略；（2）阐述了逆变器虚拟同步发电机的实现途径，给出了虚拟同步发电机的本体算法，并借鉴同步发电机调速器及励磁控制器的原理，对虚拟同步发电机的控制器进行了设计，并对其同步控制器进行了设计，在模拟同步发电机相应特性的基础上，可实现对关键参数的灵活配置；（3）针对微网的不同运行模式，对虚拟同步发电机的运行特性进行了相应分析，重点分析了虚拟同步发电机并网运行时的功率输出特性及并联运行时有功功率及无功功率的均分特性；（4）以虚拟同步发电机单机并网及双机并联组网为例，建立了系统的小信号模型，并对系统的稳定性及动态性能进行了分析；（5）分别搭建了虚拟同步发电机单机并网系统及双机并联系统的仿真及实验平台，对虚拟同步发电机的控制特性进行了验证，仿真及实验结果验证了分析的正确性及方案的可行性。

全文目录


摘要  5-6
ABSTRACT  6-8
致谢  8-14
第一章 绪论  14-23
  1.1 微网的基本概念及发展现状  14-16
    1.1.1 微网的产生背景  14
    1.1.2 微网的定义及特点  14-15
    1.1.3 国内外的发展现状  15-16
  1.2 微网的控制要求及控制结构  16-17
    1.2.1 微网的控制要求  16
    1.2.2 微网控制结构  16-17
  1.3 微网逆变器的控制方案  17-21
    1.3.1 下垂控制  17-18
    1.3.2 虚拟同步发电机控制  18-21
  1.4 本文主要研究内容  21-23
第二章 虚拟同步发电机原理  23-30
  2.1 虚拟同步发电机的拓扑结构及实现途径  23-24
    2.1.1 主电路拓扑  23-24
    2.1.2 逆变器虚拟同步发电机的实现途径  24
  2.2 虚拟同步发电机的控制实现  24-29
    2.2.1 虚拟同步发电机本体算法  24-25
    2.2.2 虚拟同步发电机控制器设计  25-29
  2.3 虚拟同步发电机的整体结构  29-30
第三章 虚拟同步发电机的底层控制及锁相技术  30-41
  3.1 双闭环控制  30-35
    3.1.1 单相全桥逆变电路建模  30-31
    3.1.2 双闭环控制器设计  31-34
    3.1.3 逆变器等效阻抗分析  34-35
  3.2 直流分量的抑制  35-37
    3.2.1 直流分量产生的原因  35-36
    3.2.2 直流分量的抑制策略  36-37
  3.3 锁相环技术  37-41
第四章 虚拟同步发电机特性分析  41-47
  4.1 孤岛运行特性分析  41-45
    4.1.1 单机独立运行特性分析  41-42
    4.1.2 双机并联均流特性分析  42-45
  4.2 并网运行特性分析  45-47
    4.2.1 有功功率控制特性分析  45
    4.2.2 无功功率控制特性分析  45-47
第五章 虚拟同步发电机小信号稳定性分析  47-55
  5.1 小信号稳定性分析概述  47-48
  5.2 并网稳定性分析  48-50
  5.3 双机组网稳定性分析  50-55
第六章 系统设计及实验验证  55-69
  6.1 系统设计  55-57
    6.1.1 系统硬件设计  55-56
    6.1.2 系统控制软件设计  56-57
  6.2 仿真验证  57-63
    6.2.1 虚拟同步发电机单机孤岛运行、并网运行仿真研究  57-61
    6.2.2 虚拟同步发电机双机并联仿真研究  61-63
  6.3 实验验证  63-69
    6.3.1 逆变器双环实验  63-64
    6.3.2 虚拟同步发电机单机孤岛、并网运行切换实验  64-67
    6.3.3 虚拟同步发电机并联实验  67-69
第七章 总结与展望  69-71
  7.1 总结  69
  7.2 展望  69-71
参考文献  71-75
攻读硕士学位期间发表的论文  75-76

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 变压器、变流器及电抗器 > 变流器 > 逆变器
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