多变流器微网在非线性负载及复杂电网工况下的控制策略研究

发布时间：2017-12-26 10:12

本文关键词：多变流器微网在非线性负载及复杂电网工况下的控制策略研究　出处：《电子科技大学》2016年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：随着诸如光伏、风能等可再生能源发电装机规模的日益扩大,新能源分布式发电(distributed generation,DG)技术得到广泛应用。微电网是未来DG主要发展方向之一,电压源型变流器作为微电网中衔接DG单元与电网或负载的核心部件,通过控制变流器能够保证微电网系统的稳定可靠运行。本文针对以可再生能源发电装置变流器型电源为主体的交流微电网系统,重点对逆变器并网/孤岛系统以及微电网系统在孤岛/并网模式下的控制策略展开研究,主要工作如下:(1)围绕三相LCL型并网逆变器的控制策略及参数设计展开研究。针对并网DG系统中LCL型滤波器谐振尖峰对逆变器并网控制稳定性的影响,提出一种基于静止αβ坐标系SRF-EPI控制器的并联虚拟电阻有源阻尼控制策略,利用Nyquist稳定性判据分析了控制延时对系统稳定性的影响。在非理想电网条件下,系统采用电网电压前馈与多谐振补偿控制策略对并网电流谐波分量进行了抑制。此外,提出一种基于系统稳态误差和幅值/相位裕度的控制器参数设计方法,对系统鲁棒性进行了分析。通过仿真和实验,对控制策略的有效性进行了验证。(2)围绕三相LCL型DG系统在孤岛状态下的控制策略展开研究。针对孤岛型DG系统,提出一种基于并联虚拟电阻有源阻尼的电压电流多闭环控制策略。考虑实际情况,对电压电流控制器参数进行设计,并搭建了孤岛型DG系统在静止αβ坐标系下的小信号模型。在非线性不对称负载工况下,系统电压和电流控制器均采用基于增强型延时补偿及多谐振补偿PR控制器,保证了系统的精确性和电能质量。仿真和实验验证了所提控制策略的有效性。(3)围绕多变流器微电网在孤岛模式下的功率均衡控制策略展开研究。针对孤岛型多变流器微电网系统线路阻抗不均及在非线性不对称负载条件下,提出一种增强型功率均衡分层控制策略。一次控制中,采用基于相位补偿的改进型下垂控制,实现系统功率均分和过阻尼特性。为实现对输出电流各次序分量的精确提取,提出一种基于MAF电流序分解控制策略,将其与所提出的精确功率计算方法、基于基波虚拟正负序阻抗及虚拟可变谐波阻抗的选择性虚拟阻抗控制和谐波及不平衡电压均衡补偿控制策略相结合,实现了系统无功、谐波及不平衡功率的精确均分。在系统内部电压电流控制环路,提出采用有源阻尼控制策略以阻尼谐振尖峰。二次控制中,系统采用集中型二次控制策略,从而实现电压幅值和频率的补偿控制。在此基础上,提出基于改进下垂控制与二次控制相结合的上层控制小信号模型,验证了系统过阻尼特性。仿真和实验验证了所提控制策略的有效性。(4)围绕微电网并网模式运行及孤岛到并网的平滑切换技术展开研究。以两台并联变流器微电网为分析对象,对基于下垂控制模式的多变流器微电网并网运行进行了数学建模,分析了多变流器微电网并网输出谐波电流机理,提出一种针对复杂电网工况下的辅助控制谐波电流抑制方法。在此基础上,分析了两种传统电压预同步控制策略,系统采用改进相角调节电压预同步控制实现微电网系统孤岛到并网运行的平滑切换。通过仿真和实验,对控制策略的有效性进行了验证。
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM46;TM727

【参考文献】