基于虛擬同步控制的微網(wǎng)逆變器運(yùn)行特性研究

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1、學(xué)校代號(hào)10532學(xué)號(hào)S12092006分類號(hào)TM76密級(jí)公開碩士學(xué)位論文基于虛擬同步控制的微網(wǎng)逆變器運(yùn)行特性研究學(xué)位申請(qǐng)人姓名彭斌培養(yǎng)單位電氣與信息工程學(xué)院導(dǎo)師姓名及職稱沈征教授學(xué)科專業(yè)電氣工程研究方向微網(wǎng)運(yùn)行與控制論文提交日期2015年4月19日學(xué)校代號(hào)：10532學(xué)號(hào)：S12092006密級(jí)：公開湖南大學(xué)碩士學(xué)位論文基于虛擬同步控制的微網(wǎng)逆變器運(yùn)行特性研究學(xué)位申請(qǐng)人姓名：彭斌導(dǎo)師姓名及職稱：沈征教授培養(yǎng)單位：電氣與信息工程學(xué)院專業(yè)名稱：電氣工程論文提交日期：2015年4月19日論文答辯日期：2015年5月10日答辯委員

2、會(huì)主席：羅安教授ResearchofOperationCharacteristicsofMicrogridInverterbasedonVirtualSynchronizationControlByPengBinB.E.(GuangxiUniversity)2011AthesissubmittedinpartialsatisfactionoftherequirementsforthedegreeofMasterofEngineeringinElectricalEngineeringintheGraduateschoolofH

3、unanUniversitySupervisorProfessorJohnShenApril,2015湖南大學(xué)學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研巧成果。除了文中特別加標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對(duì)本文的研究做出重要貢。獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均己在文中明確方式標(biāo)明本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。作者簽名；為日期；ｙ咬年ｆ月；／日跨學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、

4、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部口或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)湖南大學(xué)可［＾｜將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可１＾采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。本學(xué)位論文屬于１．□。保密，在年解密后適用本授權(quán)書２．不保密囚。＂＂（請(qǐng)?jiān)冢蓿蓿奚舷鄳?yīng)方框內(nèi)打＾）作者簽名：＾日期：八咬年月日導(dǎo)師簽名■；日期聲５月？日／基于虛擬同步控制的微網(wǎng)逆變器運(yùn)行特性研究摘要資源緊缺、環(huán)境問題、電網(wǎng)安全性和可靠性要求的多重

5、壓力下，傳統(tǒng)的電力生產(chǎn)和傳輸正在逐漸發(fā)生改變，在利用可再生資源的基礎(chǔ)上，分布式發(fā)電正快速滲透到電網(wǎng)系統(tǒng)。近年來，分布式發(fā)電以其能源利用率高、輸配電損耗小、可靠性高、污染小等優(yōu)點(diǎn)受到了廣泛的關(guān)注。為了減小分布式能源的接入對(duì)主電網(wǎng)產(chǎn)生的不利影響，最大限度地發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)，同時(shí)更好地促進(jìn)大規(guī)模分布式發(fā)電的整合與應(yīng)用，提出了微網(wǎng)的概念。大多數(shù)分布式電源以逆變器作為接口與主網(wǎng)相連，作為微網(wǎng)中基本的電力電子接口，對(duì)其進(jìn)行合理有效的控制直接影響著微網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。虛擬同步控制技術(shù)的發(fā)展以及在分布式發(fā)電控制上的良好表現(xiàn)，近幾年受到廣泛關(guān)注。本

6、文涉及的研究?jī)?nèi)容主要包括：（1）從同步發(fā)電機(jī)的數(shù)學(xué)模型入手，分析了虛擬同步控制策略的控制原理；再結(jié)合同步發(fā)電機(jī)的下垂特性，推導(dǎo)了虛擬同步控制的有功/頻率、無功/電壓兩個(gè)控制環(huán)的實(shí)現(xiàn)過程。在此基礎(chǔ)上，構(gòu)建了虛擬同步控制策略的小信號(hào)模型，并在PSCAD/EMTDC搭建了該控制方法的微網(wǎng)模型，得到的輸出相角響應(yīng)與MATLAB小擾動(dòng)模型進(jìn)行比較，兩者的一致性驗(yàn)證了所建小信號(hào)模型的正確性。（2）微網(wǎng)需要運(yùn)行在并網(wǎng)、孤島模式，并在兩種模式切換。先詳細(xì)分析了虛擬阻抗方式并網(wǎng)方法的實(shí)現(xiàn)過程，以及從并網(wǎng)切換到孤島模式的運(yùn)行特性，實(shí)現(xiàn)了基于虛擬

7、同步控制的微網(wǎng)運(yùn)行模式的無縫切換。針對(duì)該方法無法帶負(fù)荷并網(wǎng)的問題，提出了一種無沖擊帶負(fù)載并網(wǎng)方法，且無需單獨(dú)復(fù)雜的同步單元。該方法將輸出電壓參考相角作為dq旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)的基準(zhǔn)角，電網(wǎng)電壓在旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下得到q軸上的分量，通過PI閉環(huán)控制環(huán)節(jié)獲得逆變器參考角頻率的補(bǔ)償量，從而實(shí)現(xiàn)與電網(wǎng)同步。PSCAD/EMTDC仿真結(jié)果驗(yàn)證了所提出控制策略的正確性和有效性。（3）當(dāng)電網(wǎng)電壓發(fā)生對(duì)稱跌落時(shí)，根據(jù)跌落的幅度，改變虛擬同步控制方式及調(diào)整輸出功率的參考值，來實(shí)現(xiàn)微網(wǎng)的低電壓穿越功能，并輸出無功功率以支撐電網(wǎng)電壓的恢復(fù)。當(dāng)發(fā)生不對(duì)稱故障時(shí)，根

8、據(jù)對(duì)稱分量法提取正、負(fù)分量，加入負(fù)序電流抑制環(huán)節(jié)，從而保證逆變器輸出預(yù)設(shè)功率值。同樣PSCAD/EMTDC仿真結(jié)果驗(yàn)證所提出控制方法的有效性。（4）介紹了微網(wǎng)逆變器實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的軟件、硬件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。通過對(duì)所搭建的實(shí)驗(yàn)樣機(jī)進(jìn)行測(cè)試，從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，在保證對(duì)負(fù)載供電的前提下，逆變器輸出電壓