高渗透率下分布式电源的VSG控制策略研究
发布时间：2021-02-01 21:56
21世纪以来,能源危机、环境污染等问题频发,为践行可持续发展理念,基于可再生能源的微电网技术得到了广泛的关注。微电网是分布式电源综合运用的有效途径,不仅能够实现新能源的就地消纳,而且还能充分发掘分布式发电的经济效益。但随着分布式电源渗透率的增加,一系列问题逐渐暴露出来。其中最大的问题就是缺乏旋转惯性和阻尼分量,而这两个特性恰恰是大电网中同步发电机（Synchronous Generator,SG）所具有的,并能够参与电网电压和频率的调节。如果能在逆变器并网的过程中模拟同步发电机的特性,使其具有相应的惯性和阻尼特性,那么分布式电源所面临的问题就迎刃而解。为此,相关学者提出了虚拟同步发电机（Virtual Synchronous Generator,VSG）技术。本文以基于虚拟同步发电机的微网逆变器为研究对象,所作的研究内容如下:（1）研究了微电网的概念、结构以及国内外研究现状,对三种传统微电网逆变器控制策略——PQ控制、V-f控制和Droop控制进行比较和分析,并引出了虚拟同步发电机的概念,简单介绍了VSG的研究现状。（2）阐述了虚拟同步发电机的基本原理和实现算法,引入同步发电机的二阶模...
【文章来源】：上海电机学院上海市
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 微网简介（Brief Introduction Microgrids）
1.2.1 微网产生和发展的背景
1.2.2 微网的概念与结构
1.2.3 微电网的研究现状及发展
1.3 微电网逆变器控制策略研究现状
1.3.1 PQ控制
1.3.2 V/f控制
1.3.3 下垂控制
1.4 虚拟同步发电机技术
1.4.1 虚拟同步发电机思想的提出
1.4.2 虚拟同步发电机控制研究现状
1.5 本文主要内容及章节安排
第二章 虚拟同步发电机控制
2.1 引言
2.2 同步发电机的数学模型
2.2.1 电气部分
2.2.2 机械部分
2.3 虚拟同步发电机控制结构分析
2.4 虚拟同步发电机控制策略的实现
2.4.1 虚拟调速器的设计
2.4.2 虚拟励磁控制器的设计
2.4.3 VSG本体模型
2.5 关键参数的分析
2.5.1 转动惯量
2.5.2 阻尼系数
2.5.3 频率调差系数
2.5.4 虚拟阻抗
2.6 本章小结
第三章 虚拟同步发电机建模与参数设计
3.1 三相逆变器建模
3.1.1 三相逆变器结构及建模
3.1.2 电压电流双闭环控制策略
3.2 虚拟同步发电机建模及参数设计
3.2.1 功频小信号模型的建立
3.2.2 VSG有功环的参数设计
3.2.3 VSG无功环的参数设计
3.3 仿真分析
3.3.1 VSG系统仿真模型的搭建
3.3.2 虚拟同步发电机离网仿真
3.3.3 虚拟同步发电机并网仿真
3.4 本章小结
第四章 参数自适应调节的VSG优化控制策略
4.1 引言
4.2 参数自适应优化控制策略
4.2.1 惯性时间常数H和阻尼系数D对输出有功特性的影响
4.2.2 J和D对频率f输出特性的影响
4.3 改进型参数自适应优化控制设计
4.3.1 改进型自适应模型的分析
4.3.2 参数整定
4.4 仿真验证
4.4.1 并网模式下控制仿真
4.4.2 离网模式下控制仿真
4.5 本章小结
第五章 总结与展望
5.1 主要工作与创新点
5.2 后续研究工作
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间取得的研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种新型光伏发电主动参与电网频率调节控制策略[J]. 王敬军,王娟,贾祺. 可再生能源. 2019(06)
[2]虚拟同步储能变换器的功率环双模式控制[J]. 温春雪,杨春来,陈丹,胡长斌,朴政国,周京华. 电力系统自动化. 2019(08)
[3]基于改进二阶线性自抗扰技术的微网逆变器电压控制[J]. 杨林,曾江,马文杰,黄仲龙. 电力系统自动化. 2019(04)
[4]虚拟同步发电机控制下多端交直流混联电力系统间的强动态交互过程及其传播[J]. 付强,杜文娟,王海风. 中国电机工程学报. 2018(24)
[5]基于虚拟同步发电机双机并联系统的参数自调节优化控制策略[J]. 任碧莹,邱姣姣,刘欢,孙向东. 电工技术学报. 2019(01)
[6]虚拟同步发电机输出阻抗建模与弱电网适应性研究[J]. 韩刚,蔡旭. 电力自动化设备. 2017(12)
[7]模拟直流发电机特性的储能变换器控制策略[J]. 张辉,张凯涛,肖曦,支娜,谭树成. 电力系统自动化. 2017(20)
[8]孤岛微网中虚拟同步发电机不平衡电压控制[J]. 曾正,邵伟华,李辉,冉立,秦松. 中国电机工程学报. 2017(02)
[9]虚拟同步机技术在电力系统中的应用与挑战[J]. 吕志鹏,盛万兴,刘海涛,孙丽敬,吴鸣,李蕊. 中国电机工程学报. 2017(02)
[10]虚拟同步发电机的模型及储能单元优化配置[J]. 曾正,邵伟华,冉立,吕志鹏,李蕊. 电力系统自动化. 2015(13)
博士论文
[1]基于虚拟同步发电机控制的微电网逆变器关键技术研究[D]. 李斌.重庆大学 2018
[2]微网逆变器及其协调控制策略研究[D]. 杨向真.合肥工业大学 2011
硕士论文
[1]基于虚拟同步发电机的逆变器控制策略研究[D]. 田芳芳.中国矿业大学 2018
[2]用于海岛微电网的直驱式波浪发电控制技术研究[D]. 陈珉烁.东南大学 2018
[3]基于虚拟同步机的能量路由器控制策略研究[D]. 庞松楠.哈尔滨工业大学 2018
[4]微电网逆变器的虚拟同步发电机控制研究[D]. 王宇龙.太原理工大学 2018
[5]具有储能的微网下VSG逆变器的控制策略研究[D]. 赵宙.哈尔滨工业大学 2017
[6]基于虚拟同步机控制的微网逆变器关键技术研究[D]. 崔小白.东南大学 2017
[7]光伏并网逆变器的直接功率控制研究[D]. 向紫欣.武汉理工大学 2017
[8]基于虚拟同步发电机的微电网逆变器控制策略研究[D]. 曹元峥.合肥工业大学 2017
[9]基于虚拟同步发电机的微电网逆变器控制研究[D]. 韩蒲峰.河北工业大学 2016
[10]基于虚拟阻抗和虚拟同步发电机的分布式电源控制策略研究[D]. 苏阳.杭州电子科技大学 2016
本文编号：3013507
【文章来源】：上海电机学院上海市
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 微网简介（Brief Introduction Microgrids）
1.2.1 微网产生和发展的背景
1.2.2 微网的概念与结构
1.2.3 微电网的研究现状及发展
1.3 微电网逆变器控制策略研究现状
1.3.1 PQ控制
1.3.2 V/f控制
1.3.3 下垂控制
1.4 虚拟同步发电机技术
1.4.1 虚拟同步发电机思想的提出
1.4.2 虚拟同步发电机控制研究现状
1.5 本文主要内容及章节安排
第二章 虚拟同步发电机控制
2.1 引言
2.2 同步发电机的数学模型
2.2.1 电气部分
2.2.2 机械部分
2.3 虚拟同步发电机控制结构分析
2.4 虚拟同步发电机控制策略的实现
2.4.1 虚拟调速器的设计
2.4.2 虚拟励磁控制器的设计
2.4.3 VSG本体模型
2.5 关键参数的分析
2.5.1 转动惯量
2.5.2 阻尼系数
2.5.3 频率调差系数
2.5.4 虚拟阻抗
2.6 本章小结
第三章 虚拟同步发电机建模与参数设计
3.1 三相逆变器建模
3.1.1 三相逆变器结构及建模
3.1.2 电压电流双闭环控制策略
3.2 虚拟同步发电机建模及参数设计
3.2.1 功频小信号模型的建立
3.2.2 VSG有功环的参数设计
3.2.3 VSG无功环的参数设计
3.3 仿真分析
3.3.1 VSG系统仿真模型的搭建
3.3.2 虚拟同步发电机离网仿真
3.3.3 虚拟同步发电机并网仿真
3.4 本章小结
第四章 参数自适应调节的VSG优化控制策略
4.1 引言
4.2 参数自适应优化控制策略
4.2.1 惯性时间常数H和阻尼系数D对输出有功特性的影响
4.2.2 J和D对频率f输出特性的影响
4.3 改进型参数自适应优化控制设计
4.3.1 改进型自适应模型的分析
4.3.2 参数整定
4.4 仿真验证
4.4.1 并网模式下控制仿真
4.4.2 离网模式下控制仿真
4.5 本章小结
第五章 总结与展望
5.1 主要工作与创新点
5.2 后续研究工作
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间取得的研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种新型光伏发电主动参与电网频率调节控制策略[J]. 王敬军,王娟,贾祺. 可再生能源. 2019(06)
[2]虚拟同步储能变换器的功率环双模式控制[J]. 温春雪,杨春来,陈丹,胡长斌,朴政国,周京华. 电力系统自动化. 2019(08)
[3]基于改进二阶线性自抗扰技术的微网逆变器电压控制[J]. 杨林,曾江,马文杰,黄仲龙. 电力系统自动化. 2019(04)
[4]虚拟同步发电机控制下多端交直流混联电力系统间的强动态交互过程及其传播[J]. 付强,杜文娟,王海风. 中国电机工程学报. 2018(24)
[5]基于虚拟同步发电机双机并联系统的参数自调节优化控制策略[J]. 任碧莹,邱姣姣,刘欢,孙向东. 电工技术学报. 2019(01)
[6]虚拟同步发电机输出阻抗建模与弱电网适应性研究[J]. 韩刚,蔡旭. 电力自动化设备. 2017(12)
[7]模拟直流发电机特性的储能变换器控制策略[J]. 张辉,张凯涛,肖曦,支娜,谭树成. 电力系统自动化. 2017(20)
[8]孤岛微网中虚拟同步发电机不平衡电压控制[J]. 曾正,邵伟华,李辉,冉立,秦松. 中国电机工程学报. 2017(02)
[9]虚拟同步机技术在电力系统中的应用与挑战[J]. 吕志鹏,盛万兴,刘海涛,孙丽敬,吴鸣,李蕊. 中国电机工程学报. 2017(02)
[10]虚拟同步发电机的模型及储能单元优化配置[J]. 曾正,邵伟华,冉立,吕志鹏,李蕊. 电力系统自动化. 2015(13)
博士论文
[1]基于虚拟同步发电机控制的微电网逆变器关键技术研究[D]. 李斌.重庆大学 2018
[2]微网逆变器及其协调控制策略研究[D]. 杨向真.合肥工业大学 2011
硕士论文
[1]基于虚拟同步发电机的逆变器控制策略研究[D]. 田芳芳.中国矿业大学 2018
[2]用于海岛微电网的直驱式波浪发电控制技术研究[D]. 陈珉烁.东南大学 2018
[3]基于虚拟同步机的能量路由器控制策略研究[D]. 庞松楠.哈尔滨工业大学 2018
[4]微电网逆变器的虚拟同步发电机控制研究[D]. 王宇龙.太原理工大学 2018
[5]具有储能的微网下VSG逆变器的控制策略研究[D]. 赵宙.哈尔滨工业大学 2017
[6]基于虚拟同步机控制的微网逆变器关键技术研究[D]. 崔小白.东南大学 2017
[7]光伏并网逆变器的直接功率控制研究[D]. 向紫欣.武汉理工大学 2017
[8]基于虚拟同步发电机的微电网逆变器控制策略研究[D]. 曹元峥.合肥工业大学 2017
[9]基于虚拟同步发电机的微电网逆变器控制研究[D]. 韩蒲峰.河北工业大学 2016
[10]基于虚拟阻抗和虚拟同步发电机的分布式电源控制策略研究[D]. 苏阳.杭州电子科技大学 2016
本文编号：3013507
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianlidianqilunwen/3013507.html
