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基于主从结构的微电网综合控制策略研究

作　者: 姬秋华
导　师: 陈新
学　校: 南京航空航天大学
专　业: 电机与电器
关键词: 微电网分布式电源控制策略软件锁相环平滑切换
分类号: TM464
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

微电网将微源、储能装置、电力负荷及控制装置结合在一起，形成单一可控的单元，既可并网运行也可孤岛运行。微电网提供了一种充分利用分布式发电单元的机制，是未来电网实现高效环保和优质供电的重要途径。其中，微电网主控逆变器的控制策略作为微电网的关键技术之一，为微电网运行提供必要的能量平衡和电压支撑。本文主要研究基于主从结构的微电网系统的综合控制策略。首先给出微电网主控逆变器外环PQ控制器、V/f控制器和内环电流控制器的设计方法。在分析控制器结构的基础上，建立了微电网主控逆变器数学模型，介绍了SVPWM的产生原理及实现步骤。其次，文中给出两种适用于微电网系统的软件锁相环，两种锁相结构均可实现并网时追踪公用电网相位、孤岛时为微电网系统建立频率支撑、并网转孤岛锁相角的平滑过渡，可确保微电网系统运行模式的平滑无缝切换。论文在MATLAB/Simulink环境下搭建了微电网及控制系统的仿真模型，同时，基于TMS320F28335设计一台微电网主控逆变器的实验平台，给出了微电网主控逆变器的硬件和软件设计，在此硬件平台基础上对前述理论研究进行了测试评估和实验验证。仿真和实验结果表明：微电网主控逆变器可以在并网和孤岛模式下稳定运行，并可实现二者之间的平滑无缝切换，提高了供电可靠性，从而验证了本文所给出的基于主从结构的微电网综合控制策略的正确性和可行性。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-13
第一章绪论  13-20
  1.1 微电网提出的背景及意义  13-14
  1.2 微电网国内外研究现状  14-15
  1.3 微电网的结构、控制策略及关键技术  15-19
    1.3.1 微电网的结构  15-16
    1.3.2 微电网的控制策略  16-18
    1.3.3 微电网的关键技术  18-19
  1.4 本文研究的主要内容  19-20
第二章微电网主控逆变器的控制策略  20-34
  2.1 微电网控制器的设计  20-23
    2.1.1 外环控制器  21-22
    2.1.2 内环控制器  22-23
  2.2 微电网主控逆变器的数学模型  23-26
    2.2.1 在 abc 静止坐标系下的数学模型  24
    2.2.2 在αβ静止坐标系下的数学模型  24-25
    2.2.3 在 dq 同步旋转坐标系下的数学模型  25-26
  2.3 微电网逆变器控制环路设计  26-29
    2.3.1 电流环设计  26-28
    2.3.2 电压环设计  28-29
  2.4 基于电压定向的 SVPWM 控制策略  29-33
    2.4.1 判断参考电压V  30-31
    2.4.2 计算各扇区电压矢量作用时间  31-32
    2.4.3 空间电压矢量的合成  32-33
  2.5 本章小结  33-34
第三章适用于微电网系统的软件锁相环设计  34-45
  3.1 基于单同步坐标系的软件锁相环  34-36
    3.1.1 电网瞬时相位检测  34-35
    3.1.2 脱网相位锁定技术  35-36
  3.2 基于双二次广义积分的软件锁相环  36-39
    3.2.1 双二次广义积分-正序提取模块  36-38
    3.2.2 锁频环模块（FLL）  38-39
    3.2.3 幅值控制器  39
  3.3 两种软件锁相环的对比分析  39-43
    3.3.1 实时性对比  39
    3.3.2 锁相环性能仿真结果对比  39-43
  3.4 本章小结  43-45
第四章微电网综合控制策略的仿真分析  45-61
  4.1 基于 MATLAB/Simulink 的微电网仿真模型  45-46
    4.1.1 微电网系统的仿真模型  45
    4.1.2 系统的仿真参数  45-46
  4.2 微电网系统的仿真结果及分析  46-60
    4.2.1 并网运行仿真结果  46-48
    4.2.2 孤岛运行仿真结果  48-52
    4.2.3 并网转孤岛模式切换仿真结果  52-56
    4.2.4 孤岛转并网模式切换仿真结果  56-60
  4.3 本章小结  60-61
第五章微电网主控逆变器系统设计及实验结果  61-74
  5.1 样机设计指标及系统框图  61-62
  5.2 系统硬件设计  62-63
    5.2.1 主功率模块的选取  62
    5.2.2 输出滤波器参数设计  62-63
  5.3 基于 TMS320F28335 系统软件设计  63-66
    5.3.1 主程序设计  64
    5.3.2 微电网并网与孤岛控制策略软件设计  64
    5.3.3 微电网锁相环软件设计  64-65
    5.3.4 数字 PI 算法软件设计  65
    5.3.5 SVPWM 控制软件设计  65-66
  5.4 实验结果及分析  66-73
    5.4.1 并网运行实验结果  67-69
    5.4.2 孤岛运行实验结果  69-70
    5.4.3 并网转孤岛切换实验结果  70-71
    5.4.4 孤岛转并网切换实验结果  71-73
  5.5 本章小结  73-74
第六章总结与展望  74-76
  6.1 全文工作总结  74
  6.2 下一步工作展望  74-76
参考文献  76-80
致谢  80-81
在学期间发表的论文及参与完成的项目  81

基于主从结构的微电网综合控制策略研究

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