基于VSG的微电网暂态稳定综合控制方法研究

发布时间：2020-03-21 17:13

【摘要】：由于微电网可以充分发挥分布式发电(Distributed Generation DG)的优势并弥补其不足,因而得到了快速的发展与广泛的应用。其结构复杂多变,控制方式灵活,既可以独立运行,也可以接入电网并网运行,因此对逆变器的控制策略要求很高。虚拟同步发电机(Virtual synchronous generator,VSG)控制具有传统逆变器控制策略所不具有的转动惯量与阻尼特性,能够更好地提高系统的稳定性与动态性能,成为近些年的研究热点之一。采用VSG控制的微电网具有较好的稳定性,但是在运行时仍存在暂态稳定的问题,造成一定的安全隐患。本文对基于VSG的微电网在模式切换和负荷扰动两个方面的暂态稳定控制进行了深入的分析和研究,主要研究内容如下:(1)基于VSG的微电网模式切换的暂态稳定控制对VSG控制策略在两种运行模式间互相切换时的暂态稳定情况进行了分析,发现VSG控制的微电网由并网模式切换至孤岛模式的过程中波动较小,可以自然地完成切换;而由孤岛模式切换至并网模式的过程中,因电压的幅值和相位与电网不同步会引起暂态振荡的问题,对此提出一种基于坐标变换的改进预同步控制策略,并设计了相应的预同步控制器,使微电网在并网前电压的幅值、相位和频率可以与电网保持一致。并在MATLAB/Simulink仿真平台中搭建了仿真模型,验证了所提改进预同步控制策略的有效性。(2)负荷扰动下孤岛微电网频率的暂态稳定综合控制分析了基于VSG的孤岛微电网在负荷扰动时可能存在频率偏移严重,甚至越限的问题,对此提出了一种将VSG控制与改进的下垂控制相结合的控制方法,并设计了满足相应改进下垂控制条件的函数,同时给出了保障微电网频率稳定的综合切换控制策略,使得微电网在不同的负荷扰动下都能保持频率的安全稳定;并针对在两种控制方法切换时可能会引起电压畸变的问题,进一步设计了电压同步控制方法,使微电网在两种控制方法之间可以实现平滑切换,保障了微电网的稳定运行。最后通过仿真实验验证了所提控制策略的有效性。
【图文】：

3图 1.1 微电网的结构PCC 点(Point of Common Coupling)又叫公共连接点，是微电网与外部电网的连接点。正常情况下微电网与大电网并联运行，大电网作为微电网的支撑，为其弥补功率差额；当电网出现故障时，微电网断开 PCC 处主分离器的静态开关，微电网进入孤岛状态，独立运行；当电网恢复正常后，，微电网可以根据需要重新并入电网运行。微电网一般采用混合供能，其中分布式电源具有多种形式，比较常见的有光伏电池、风力发电机、微型燃气轮机和燃料电池等。潮流控制器具有信息流线和保护信息传输线，通过对微源及线路潮流的计算分析并与能量管理器进行信息交流，潮流调节，可以达到对微源的就地控制，实现网内能量的供需平衡并维持电压、频率的稳定。保护调节器配合潮流控制器以监测、保护各条馈线的运行状况，一旦线路出现故障，则断开线路中的断路器，切除故障线路，保证了微电网的安全稳定运行。根据对电能质量的不同要求，图中将负荷分为 3 类：敏感负荷、可中断负荷和可调节负

图 1.2 VISMA 控制结构VSG 实质上是将逆变器等效为一个电流源，虽然具有惯性及阻运行时，不能为系统的电压和频率提供有效的支撑。因此又 技术的方法，主要是根据同步发电机的数学模型来设计控制器。具有代表性的有加拿大多伦多大学 M.Reza Iravani 教授提出物浦大学钟庆昌教授提出的 Synchronverter 控制方案[24]，控制
【学位授予单位】：南京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM712

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本文编号：2593660