并联逆变器的控制策略研究

发布时间：2020-05-14 22:00

【摘要】：近些年,随着经济的快速发展,社会对电能的需求量越来越大。微电网作为一种新型的发电系统受到了很大的关注。逆变器作为微电网系统中核心的换流器件,选取有效的控制策略,对保证整个微电网系统的安全性、稳定性及输出高质量的电能都有决定性影响。大多数分布式微电网发电系统地理位置分散,处于孤岛模式运行或作为补充部分并入大电网。因此,深入研究微电网系统中逆变器的控制策略,具有重大且深远的意义。在微电网系统中,线路呈现出不同的阻抗特性,而不同的阻抗特性又影响着逆变器下垂控制策略的选取。通过分析逆变器等效输出阻抗的特性,在传统下垂控制策略的基础上引入虚拟复阻抗,通过调节虚拟参数,改善逆变器的等效输出阻抗。使逆变器具有更好的功率解耦效果。通过分析并联逆变器之间的环流与逆变器等效输出阻抗的关系,利用仿真实验证实了引入虚拟复阻抗的下垂控制策略不仅能够能减少并联逆变器之间的环流,而且使逆变器输出的功率更加稳定,具有更好的均分效果。在微电网系统中,逆变器通过不同的线路与负载相连。而线路阻抗的差异性会使各逆变器在线路上产生不同的压降,消耗不同的功率,造成逆变器输出功率不平衡。本文以两容量相同的逆变器为研究对象。通过分析压降产生的原因,在传统的无功功率下垂控制中引入一个PI均分控制器,使其可自适应的调整下垂系数,自动追踪均分的无功功率,实现无功均分。并与传统的有功功率下垂控制组合成改进型的下垂控制策略,使容量相同的并联逆变器在线路阻抗不同的情况下可以实现功率的均分。综合虚拟复阻抗法与改进型下垂控制器法各自优点,提出了引入虚拟复阻抗的改进型下垂控制法。建立仿真实验,通过分析并联逆变器之间的环流图与逆变器输出功率图,验证了引入虚拟复阻抗的改进型下垂控制法在线路阻抗不同的微电网中,不仅可减少并联逆变器之间的环流,还可以实现并联逆变器之间的功率均分。
【图文】：

网结构,大电网,公共连接点,孤岛模式

可再生能源、储能装置以及生物电池构成，通过公共连接点（PCC）与隔离变压器连接至大电网中。也可以通过控制公共连接点（PCC）与大电网的连接与否，实现孤岛模式与并网模式之间的相互转换[12]。在并网状态下，微电网中的电压与频率与大电网保持一致，微电网与大电网之间能够实现功率的互通。当微电网中出现功率不足时，大电网能向微电网的负载提供所需的功率。反过来，当微电网中的功率出现过剩时，微电网也可向大电网提供电能，向大电网中的负载提供功率，实现功率利用率的最大化。当大电网出现非正常运行或者故障时，也可通过控制公共连接点（PCC）使之与大电网相互隔离，此时微电网工作于孤岛模式下。微电网作为小型的发配电系统，在孤岛模式下，采取相应的控制方法，仍能保证持续不断的向负荷供电，保证负载的正常运行，维持微电网的稳定性[13]。当大电网故障被排除后，控制公共连接点（PCC）与大电网重新连接，再次实现并网，最大程度的保证电能的有效利用。微电网相对于传统大电网而言，绝大部分采用清洁能源发电，距离负荷近，，可以最大程度减少了因线路距离造成的电能质量下降，促使了微电网的蓬勃发展，优化了能源结构配置。

结构图,三相逆变器,电压型,结构图

并联逆变器的控制策略研究第二章三相逆变器的原理与模型逆变器作为微电网中最为重要核心的电气装置之一，绝大多数的分布式电源都需要通过逆变器与大电网连接或者与负载相连。逆变器可以隔离设备之间的电气连接、阻隔设备之间电信号的异常波动等。因此，逆变器在整个微电网系统中具有举足轻重的地位。逆变器性能的优劣、控制策略的好坏都直接影响着整个微电网系统的稳定与电能质量。本章以电压型三相逆变器为研究对象，分别介绍了逆变器在三种不同坐标轴下的数学模型与控制结构图。最后根据本文的要求与实际情况，选择最为合适滤波器以及滤波参数。2.1 电压型三相逆变器的主电路图
【学位授予单位】：山西大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM464

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