适用于微电网的逆变电源并联组网控制技术研究

论文摘要

随着分布式发电技术的广泛应用,大量分散的分布式并网发电系统对电网的安全可靠性带来了很大的影响。针对这一情况,有学者提出了一种能更好地发挥分布式发电潜能的组织形式——微电网。分布式一次能源多通过电力电子逆变装置并入微电网,因此研究适用于微电网的逆变电源控制技术,解决逆变电源在微电网内的并联组网问题,是发展微电网的关键技术之一。本文在分析微电网中逆变电源运行要求的基础上,参考现有的电力系统运行模式,研究同步发电机的数学模型及工作原理,设计出模拟同步发电机输出特性的逆变电源控制系统。本文的主要工作如下:1.了解分布式发电系统、微电网的概念及结构,阐述本课题研究的背景和意义。2.分析总结微电网系统中逆变电源的多机并联运行特点和要求,提出适于微电网中运行的逆变电源控制策略。3.在分析同步发电机数学模型的基础上,设计虚拟同步发电机算法;参考同步发电机的调速器及励磁系统功能结构,设计虚拟同步发电机的功频调节器和电压调节器,从而构成逆变器虚拟同步发电机及其控制系统。4.建立逆变器虚拟同步发电机控制系统的Matlab仿真模型。分别从稳、动态角度仿真分析系统的性能。实验结果表明,本文设计的逆变器虚拟同步发电机能够模拟实际同步发电机的特性,适用于在微电网中运行。5.设计系统的硬件电路,为进一步的实验验证搭建平台。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 致谢
• 第一章 绪论
• 1.1 分布式发电系统
• 1.2 微电网的概念及研究现状
• 1.2.1 微电网的概念
• 1.2.2 微电网的研究现状及应用前景
• 1.3 论文选题的背景和意义
• 1.4 本文研究的主要内容
• 第二章 微电网中逆变电源的控制方法
• 2.1 微电网中并网逆变电源的运行要求
• 2.2 现有的逆变电源控制技术
• 2.2.1 分布式发电并网控制技术
• 2.2.2 基于下垂法的逆变电源控制技术
• 2.3 逆变器虚拟同步发电机设计方法
• 2.3.1 逆变器虚拟同步发电机方法的提出
• 2.3.2 逆变电源主电路拓扑结构
• 2.3.3 逆变电源主电路输出滤波器参数设计
• 第三章 具有同步发电机特性的逆变电源设计
• 3.1 同步发电机的数学模型
• 3.2 逆变器虚拟同步发电机本体的设计原理
• 3.2.1 逆变器虚拟同步发电机本体的结构
• 3.2.2 逆变器虚拟同步发电机本体模型分析
• 3.3 逆变器虚拟同步发电机的控制
• 3.3.1 有功功率平衡和频率调整
• 3.3.2 无功功率平衡和电压调整
• 3.4 逆变器虚拟同步发电机的整体结构
• 第四章 逆变器虚拟同步发电机的仿真
• 4.1 PLECS 工具箱简介及主电路模型
• 4.2 逆变器虚拟同步发电机的建模
• 4.3 逆变器虚拟同步发电机的仿真
• 4.3.1 逆变器对虚拟同步发电机算法模型的跟随性能仿真分析
• 4.3.2 单台逆变器虚拟同步发电机系统仿真分析
• 4.3.3 虚拟同步发电机算法中转动惯量对系统的影响
• 4.4 逆变器虚拟同步发电机系统的组网仿真分析
• 第五章 逆变器虚拟同步发电机的实现
• 5.1 逆变器虚拟同步发电机的基本结构
• 5.2 系统的控制电路设计
• 5.2.1 核心控制芯片及其电源电路的设计
• 5.2.2 采样电路设计
• 5.2.3 通信接口电路设计
• 第六章 全文总结与展望
• 6.1 本文主要结论
• 6.2 今后工作展望
• 参考文献