基于下垂控制的船舶微源逆变器控制策略研究

发布时间：2018-04-04 08:27

  本文选题：船舶微电网　切入点：逆变器并联　出处：《大连海事大学》2016年硕士论文

【摘要】：近年来为缓解人类面临的能源危机和环境危机,维持社会和经济的持续健康发展,以可再生能源为主的新能源的开发和利用越来越受到人们地重视。在节能减排、保护环境的背景下,将新能源、清洁能源发电技术应用于船舶,将成为今后绿色船舶的发展方向。通过微源逆变器组建船舶微电网是在船舶上利用新能源的一种有效途径。而微源逆变器稳定的并联运行、合理分配负载功率,依赖于合理的逆变器控制策略。本文研究了适用于微源逆变器并联运行,组建船舶微电网时微源逆变器的控制策略。具体研究内容如下：首先,分析了不同逆变器主电路和滤波器拓扑的优缺点,根据船舶电力系统的特点,对逆变器主电路和滤波电路的拓扑结构进行了选取,设计了滤波电路参数；并建立了微源逆变器的数学模型。然后,在建立的逆变器数学模型的基础上,分析了三相静止坐标系下电压瞬时值闭环控制和dq旋转坐标系下基于电压电流解耦的逆变器输出电压控制策略,为减少变量数目,简化控制系统,同时保证逆变器输出电压对参考电压的无差跟踪,提出了αβ坐标系下基于准比例谐振(Quasi-PR)控制的逆变器输出电压控制策略,并分析了控制器参数对微源逆变器输出电压闭环传递函数和等效输出阻抗的影响。逆变器输出电压控制精度和阻抗匹配程度是影响逆变器并联系统环流功率和功率均分的重要因素,为达到并联运行的逆变器间的阻抗匹配,提出了基于感性虚拟阻抗的下垂控制策略,通过虚拟阻抗的合理设计,有效地抑制了系统的并联环流并提高了并联逆变器间功率分配的精度。同时为改善并联系统的动态性能,在传统下垂控制方程中加入微分调节项,提高了系统的响应速度。最后,根据上述理论及提出的控制方法,在Matlab/Simulink仿真平台上搭建了微源逆变器并联组网系统的仿真模型,并在不同运行条件及工况下进行相关仿真实验,证明了所提控制策略的有效性。
[Abstract]:In recent years, in order to alleviate the energy crisis and environmental crisis faced by human beings and maintain the sustainable and healthy development of society and economy, more and more attention has been paid to the development and utilization of new energy sources, which are mainly renewable energy sources.Under the background of saving energy and reducing emission and protecting the environment, the application of new energy and clean energy to ship will become the development direction of green ship in the future.It is an effective way to make use of new energy in ship by building ship microgrid by microsource inverter.The stable parallel operation of the microsource inverter and the rational distribution of load power depend on the reasonable control strategy of the inverter.In this paper, the control strategy of the micro-source inverter is studied when it is suitable for the parallel operation of the micro-source inverter and the establishment of the marine micro-grid.The specific research contents are as follows: firstly, the advantages and disadvantages of different inverter main circuit and filter topology are analyzed. According to the characteristics of marine power system, the topology structure of inverter main circuit and filter circuit is selected.The filter circuit parameters are designed and the mathematical model of microsource inverter is established.Then, on the basis of the mathematical model of inverter, the output voltage control strategy based on voltage and current decoupling in three-phase static coordinate system and dq-rotating coordinate system is analyzed in order to reduce the number of variables.The control system is simplified and the output voltage of the inverter is tracked without difference to the reference voltage. The output voltage control strategy based on quasi-proportional resonant Quasi-PRA control in 伪 尾 coordinate system is proposed.The effect of controller parameters on output voltage closed-loop transfer function and equivalent output impedance of microsource inverter is analyzed.The output voltage control precision and impedance matching degree of the inverter are important factors that affect the distribution of circulating power and power in parallel inverter system. In order to achieve impedance matching between parallel operating inverters, the output voltage control accuracy and impedance matching degree of inverter are analyzed.A droop control strategy based on inductive virtual impedance is proposed. Through the reasonable design of virtual impedance, the parallel circulation of the system is effectively suppressed and the accuracy of power distribution between parallel inverters is improved.In order to improve the dynamic performance of the parallel system, the differential adjustment term is added to the traditional droop control equation, and the response speed of the system is improved.Finally, according to the above theory and the proposed control method, the simulation model of the microsource inverter parallel networking system is built on the Matlab/Simulink simulation platform, and the related simulation experiments are carried out under different operating conditions and operating conditions.The effectiveness of the proposed control strategy is proved.
【学位授予单位】：大连海事大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U665.1

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本文编号：1709163