基于虚拟同步机的微网并网逆变器控制策略研究
本文关键词: 虚拟同步机 并网逆变器 功频控制 虚拟励磁 转动惯量 出处:《哈尔滨工业大学》2016年硕士论文 论文类型:学位论文
【摘要】:伴随国民经济发展与化石能源枯竭的矛盾越来越显著,以可再生能源为特色的分布式发电(Distributed Generation,DG)系统迅速占据了未来电力研究的关键位置。微电网(Micro-Grid,MG)提供了分布式发电系统应用的方式,并网逆变器作为连接微电网和大电网之间的纽带对微电网的运行情况有重要影响。并网逆变器由电力电子器件为主体构成,由此带来一系列不足,包括系统低输出阻抗、缺乏惯性、并网联运时的功率分配能力不足以及难以与现有电力系统的调控策略进行配合。本文以微网并网逆变器为研究对象,通过建立数学模型,详细分析其工作原理和特点。通过对微电网的结构分析与并网逆变器传统控制策略进行对比,研究传统的并网逆变器控制策略中的不足,并引入模拟同步发电机特性的虚拟同步机(Virtual Synchronous Generator,VSG)控制策略。针对传统电机与电力电子器件之间的差异,建立二阶同步电机数学模型,通过数学模型分析建立同步电机关键参数与逆变器电路中关键参数的对应关系,运用类比的思想建立两者之间联系,从而为控制策略提供理论依据与设计思路。对基于虚拟同步机的并网逆变器整体控制策略进行研究。首先,对同步电机调速器与励磁控制器原理进行分析,类比设计频率控制器与虚拟励磁控制器。接着对模拟的同步电机本地进行设计,借助幅值相角的转化引入复数形式的电阻电阻和同步电抗,实现模拟同步电机本体特性。之后在仿真平台上完成全系统模型搭建,研究系统工作时,不同工况下系统的动、稳态工作特性,分析验证转动惯量的作用,并通过和同步电机、下垂控制进行仿真对比,验证所设计的控制策略既可以模拟同步电机的外特性又能够克服下垂控制的不足。最后,设计并搭建一套LCL型三相并网逆变器实验平台,对平台硬件进行介绍,在硬件平台上进行初步实验验证,证明所采用的控制策略的有效性与可行性。
[Abstract]:The contradiction between the development of national economy and the depletion of fossil energy is becoming more and more obvious. The distributed Generation Generation (DG) system, which is characterized by renewable energy, has rapidly occupied the key position of the future electric power research. Microgrid Micro-GridMGG provides the application of distributed generation system. Grid-connected inverter, as a link between microgrid and large grid, has an important influence on the operation of microgrid. Grid-connected inverter is composed of power electronic devices, which brings a series of shortcomings, including low output impedance of the system. Lack of inertia, lack of power distribution ability and difficulty in coordination with the existing power system regulation strategy. This paper takes the microgrid grid-connected inverter as the research object, through the establishment of mathematical model, By comparing the structure analysis of microgrid with the traditional control strategy of grid-connected inverter, the shortcomings of the traditional control strategy of grid-connected inverter are studied. The control strategy of virtual Synchronous generator is introduced to simulate the characteristics of synchronous generator. Aiming at the difference between traditional motor and power electronic device, the mathematical model of second-order synchronous motor is established. The relationship between the key parameters of synchronous motor and the key parameters of inverter circuit is established by mathematical model analysis, and the relationship between them is established by analogy. The whole control strategy of grid-connected inverter based on virtual synchronous machine is studied. Firstly, the principle of governor and excitation controller of synchronous motor is analyzed. The analog design of the frequency controller and the virtual excitation controller is followed by the local design of the simulated synchronous motor, and the complex resistance and synchronous reactance are introduced with the help of the transformation of the amplitude and phase angle. The whole system model is built on the simulation platform to study the dynamic and steady operating characteristics of the system under different operating conditions, and to analyze and verify the role of the moment of inertia. The sagging control is simulated and compared to verify that the designed control strategy can not only simulate the external characteristics of synchronous motor but also overcome the shortcomings of droop control. Finally, a set of experimental platform of LCL type three-phase grid-connected inverter is designed and built. The hardware of the platform is introduced, and the preliminary experiment is carried out on the hardware platform, which proves the effectiveness and feasibility of the control strategy.
【学位授予单位】:哈尔滨工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:TM464
【相似文献】
相关期刊论文 前10条
1 庹元科;徐定成;傅剑锋;彭志春;;高效率并网逆变器发展综述[J];现代建筑电气;2011年05期
2 曾正;赵荣祥;汤胜清;杨欢;吕志鹏;;可再生能源分散接入用先进并网逆变器研究综述[J];中国电机工程学报;2013年24期
3 李蕴知;;一种并网逆变器设计分析[J];电子技术与软件工程;2013年14期
4 王斯成,余世杰,王德林,苏建徽,董路影,沈玉梁;3kW可调度型并网逆变器的研制[J];太阳能学报;2001年01期
5 陈潼;赵荣祥;;并网逆变器间接电流解耦控制策略的研究[J];电力电子技术;2006年03期
6 陈潼;赵荣祥;;一种高频环节并网逆变器的实现方案[J];江南大学学报;2006年06期
7 张强;张崇巍;张兴;谢震;;风力发电用大功率并网逆变器研究[J];中国电机工程学报;2007年16期
8 文劲松;戴瑜兴;刘伟;;3kW单相可再生能源并网逆变器设计[J];低压电器;2007年15期
9 蔡磊;钱照明;彭方正;;Z源单相并网逆变器控制的实现[J];电力电子技术;2008年07期
10 王宝诚;郭小强;邬伟扬;;高性能并网逆变器数字控制技术研究[J];电力自动化设备;2008年09期
相关会议论文 前9条
1 董鹏;毕天姝;薛安成;杨奇逊;;并网逆变器控制技术研究[A];2008中国电力系统保护与控制学术研讨会论文集[C];2008年
2 侯世英;庹元科;;双频并网逆变器的仿真研究[A];四川省电工技术学会第九届学术年会论文集[C];2008年
3 郭小强;邬伟扬;关雅娟;;并网逆变器直流注入控制策略研究[A];2008中国电工技术学会电力电子学会第十一届学术年会论文摘要集[C];2008年
4 史玉立;;微网中并网逆变器的一种改进下垂控制策略研究[A];中国农业工程学会2011年学术年会(CSAE 2011)论文摘要集[C];2011年
5 刘淑琴;戴敏;韩国志;徐聪;边忠国;;微电源并网逆变器的控制策略及仿真分析[A];分布式发电、智能微电网与电能质量——第三届全国电能质量学术会议暨电能质量行业发展论坛论文集[C];2013年
6 刘聪;戴珂;张树全;段科威;康勇;;分布式发电并网逆变器实现有源滤波与无功补偿功能的研究[A];第二届全国电能质量学术会议暨电能质量行业发展论坛论文集[C];2011年
7 林辉品;王鹿军;吕征宇;;电网谐波背景下并网逆变器的PRI控制方法[A];分布式发电、智能微电网与电能质量——第三届全国电能质量学术会议暨电能质量行业发展论坛论文集[C];2013年
8 徐志英;许爱国;谢少军;汤雨;;LCL并网逆变器入网电流控制技术研究[A];2008中国电工技术学会电力电子学会第十一届学术年会论文摘要集[C];2008年
9 何占宁;夏东伟;刘玉朋;马秀秀;;一种基于dsPIC30F4011的并网逆变器锁相控制方法[A];2011年全国通信安全学术会议论文集[C];2011年
相关重要报纸文章 前3条
1 记者 周伶;我区光伏电站关键设备研究水平步入世界先进行列[N];新疆科技报(汉);2012年
2 姜小莉 左裔;光伏发电若要并网 直流先要变成交流[N];常州日报;2010年
3 本报记者 吴林;丰台垒球场成节能示范场[N];中国房地产报;2007年
相关博士学位论文 前10条
1 李春鹏;蓄电池并网放电系统关键技术研究[D];哈尔滨工业大学;2015年
2 许德志;并网逆变器与电网谐波交互的建模分析与抑制研究[D];上海大学;2015年
3 李小强;LCL滤波的并网逆变器非理想电网适应性分析及优化控制[D];中国矿业大学;2015年
4 邹常跃;数字控制型并网逆变器与多机并联系统的稳定性分析[D];华中科技大学;2015年
5 杨波;基于并网逆变器电能质量与变换效率的若干关键技术研究[D];浙江大学;2010年
6 姚志垒;并网逆变器关键技术研究[D];南京航空航天大学;2012年
7 陈东;并网逆变器系统中的重复控制技术及其应用研究[D];浙江大学;2013年
8 王鹿军;分布式发电中三相三电平并网逆变器的若干关键技术研究[D];浙江大学;2013年
9 李巍巍;三相LCL型并网逆变器中电网电压引起的谐波和不平衡电流抑制研究[D];华中科技大学;2014年
10 殷进军;LCL滤波并网逆变器的数字单环控制技术研究[D];华中科技大学;2012年
相关硕士学位论文 前10条
1 石宇龙;电网电压畸变情况下三相并网逆变器控制研究[D];燕山大学;2015年
2 张越;基于虚拟磁链的三相并网逆变控制策略研究[D];宁夏大学;2015年
3 熊洁;LCL型并网逆变器控制算法研究[D];西南交通大学;2015年
4 李振伟;基于电网阻抗辨识的并网逆变器稳定性分析[D];哈尔滨工业大学;2015年
5 徐修林;含多并网逆变器的配电网谐振机理分析与抑制[D];哈尔滨工业大学;2015年
6 姜振廷;三电平T型并网逆变器设计[D];哈尔滨工业大学;2015年
7 程超;单相并网逆变器LLCL型输出滤波器的研究[D];上海大学;2015年
8 李朋;不平衡故障两相静止坐标系下并网逆变器控制策略研究[D];哈尔滨工业大学;2015年
9 徐流建;基于键合图和BP神经网络的并网逆变器故障诊断研究[D];新疆大学;2015年
10 王军;低压微网中并网逆变器谐振问题的研究[D];电子科技大学;2014年
,本文编号:1535175
本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianlidianqilunwen/1535175.html