光伏VSG逆变器准同期并网控制策略研究

作     者：薛亚彬 

作者单位：安徽理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：梁喆

授予年度：2019年

学科分类：080801[工学-电机与电器] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 

主      题：逆变器 虚拟同步发电机 有功-频率控制器 无功-电压控制器 准同期并网 

摘      要：随着能源危机以及环境问题的日益加重,以光伏为代表的分布式发电系统近年来得到了快速的发展。在分布式电源系统中,逆变器是不可缺少的一部分,因此,其并网控制策略的优劣是决定分布式电源渗透率的关键所在。本文主要围绕分布式电源系统中的虚拟同步发电机技术以及准同期控制策略两个方面展开了研究,主要工作内容如下:首先,对逆变器控制器接口策略-虚拟同步发电机技术(Virtual Synchronous Generator,VSG)进行了介绍,详细阐述了VSG的基本原理和数学模型,借鉴传统同步发电机中调速器和励磁控制器的基本原理,设计了VSG的有功频率控制器和无功电压控制器。其次,针对目前分布式发电系统的准同期并网控制策略中调节环节过多以及未考虑连接断路器导前时间等问题:1)采用电压瞬时值交叉计算的方法,将频率调节环节和相位调节环节进行了统一,有效的减少了调节环节,降低了准同期过程中控制的复杂程度。2)设计了合闸控制器,使得准同期控制模块可以在零相位差到来之前提前发出合闸信号,确保断路器完全闭合时,相位差为零,使逆变器可以平滑的并入电网。再次,在Matlab/simulink仿真软件上搭建了虚拟同步发电机技术以及准同期并网控制策略的系统模型,对系统模型进行了仿真并对结果进行了详细的分析。通过离网运行仿真,验证了VSG的下垂特性;通过特性参数仿真,验证了VSG中转动惯量和阻尼系数对频率稳定的支持作用;通过并网运行仿真,验证了VSG与同步发电机的一致性;通过准同期并网仿真,验证了本文所提准同期控制策略的正确性和有效性。最后,对本文的实验系统进行了设计,包括硬件设计和软件设计。图[61]表[7]参[53]