基于虚拟同步发电机的光伏逆变器控制研究

发布时间：2020-05-23 14:36

【摘要】：近年来,新能源发电蓬勃发展,光伏发电并网容量不断增大,目前并网通常采用电力电子逆变器,但常用的下垂控制方法不能使得逆变电源具备同步发电机调频调压特性。故本文引出了虚拟同步发电机控制策略(Virtual synchronous generator,VSG),可使得逆变电源与同步发电机具有相似的调频调压性能。首先,通过对光伏电池数学模型进行分析,通过光伏电池的数学模型,对光伏电池进行了建模,而且进一步完善电路模型,分析其控制方式,实现对光伏电池的最大功率跟踪。其次,光伏逆变器在并网运行模式下采用PQ控制策略,孤岛运行模式下采用下垂控制策略,通过对微电网的主电路结构分析后,提出了逆变器的选择问题,通过分析,合理的选择了电压型逆变器,并网运行模式采用的PQ控制策略,能够较好的保障能源利用。孤岛运行模式也即离网运行状态,当微电网进入孤岛运行模式下存在控制策略的选择问题,该模式状态下,逆变器无法获取电网提供的电压和频率指标。由于下垂控制无论在单机还是多机情况均同时适用,故选择下垂控制策略。传统的下垂控制在对负载进行供电可能存在环流的问题,为了较好的解决环流并且不影响控制效果和功率分配问题,于是将虚拟阻抗加在控制电路中,消除环流,为后续研究VSG控制策略奠定基础。最后,本文重点研究了一种虚拟同步发电机控制策略。研究学习VSG原理,根据同步发电机的定子电气数学模型与转子机械数学模型,由此研究搭建了功频控制器及励磁控制器。采用MATLAB/Simulink搭建了仿真模,通过和下垂控制策略的对比仿真验证了转动惯量可影响系统频率变化速率,有助于使系统更趋于稳定;并完成基于VSG的逆变电源的并网仿真,包括对负荷波动情况下虚拟同步机体现同步发电机特性的调频调压、维持系统稳定性的作用。可以满足并网运行和孤岛运行时微网对光伏逆变电源的技术要求。图[116]表[7]参[52]
【学位授予单位】：安徽理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM464

【参考文献】

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本文编号：2677506