虚拟电机技术在电能路由器中的应用

发布时间：2023-03-18 15:04

　　电能路由器是微电网的能量枢纽点和控制中心,它除提供不同接口实现分布式电源、储能装置和交直流负荷等的互联集成外,还在其内部进行各种电能形式的相互变换,控制能量流的大小和方向。电能路由器的拓扑结构、变换器的特性和电能的调度分配对微电网运行的稳定、可靠和经济性都具有重要的影响。本文以电能路由器作为研究对象,重点针对其拓扑结构和交直流接口变换器的控制策略展开研究,具体工作包括:针对固定参数的虚拟同步发电机(VSG)控制的交流接口逆变器无法同时兼顾快速性与稳定性的问题,提出一种虚拟转动惯量自适应控制策略。该控制策略根据频率变化量以及频率变化率,对转动惯量进行双向调节;当频率偏差较小时转动惯量取较小值,保证系统调节的快速性;当频率偏差较大时转动惯量取较大值,减小频率变化率,提高系统调节的稳定性;当频率变化率变号时,取较小的转动惯量使频率迅速靠近额定频率。通过与传统VSG控制仿真对比分析,证明了所提VSG控制策略能满足系统稳定性的要求,并有效地提升了频率调节的快速性。针对直流子系统缺乏惯性、母线电压易发生较大超调量的不足,借鉴直流电机机械方程与电动势平衡方程,在储能接口变换器的电压电流双闭环恒压控制...

【文章页数】：82 页

【学位级别】：硕士

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中文摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究背景和选题意义
    1.2 电能路由器研究现状
        1.2.1 基于电力电子变压器的电能路由器
        1.2.2 基于多端口变换器的电能路由器
    1.3 各端口控制策略研究现状
        1.3.1 交流端口控制方法研究现状
        1.3.2 直流端口控制方法研究现状
    1.4 本文主要内容
第二章 电能路由器拓扑结构
    2.1 电能路由器拓扑结构
        2.1.1 DC/AC逆变器
        2.1.2 DC/DC斩波器
    2.2 逆变器电压电流双闭环控制
        2.2.1 逆变器三相静止坐标系数学模型
        2.2.2 逆变器两相旋转坐标系数学模型
        2.2.3 DC/AC逆变器电压电流双闭环设计
    2.3 本章小结
第三章 交流侧逆变器VSG控制
    3.1 同步发电机数学模型
        3.1.1 电气部分
        3.1.2 机械部分
    3.2 VSG建模及仿真
        3.2.1 VSG功频控制器
        3.2.2 VSG励磁控制器
        3.2.3 VSG控制仿真分析
    3.3 关键参数分析
        3.3.1 暂稳态特性分析
        3.3.2 稳定性分析
    3.4 虚拟转动惯量自适应控制策略
        3.4.1 虚拟转动惯量可变性分析
        3.4.2 功率波动影响分析
        3.4.3 转动惯量自适应控制
        3.4.4 VSG参数设计
        3.4.5 仿真分析
    3.5 本章小结
第四章 直流接口变换器虚拟直流电机控制
    4.1 各分布式电源模型建立及控制策略
        4.1.1 光伏发电单元
        4.1.2 储能蓄电池
    4.2 虚拟直流电机控制
        4.2.1 虚拟直流电机模型的建立
        4.2.2 DC/DC斩波器虚拟直流电机控制策略
    4.3 仿真分析
        4.3.1 光伏出力突变仿真
        4.3.2 负荷功率突变仿真
    4.4 本章小结
第五章 电能路由器能量管理控制研究
    5.1 光伏发电单元自主控制
    5.2 能量管理策略设计
        5.2.1 能量管理运行状态分析
        5.2.2 光伏输出模式设计
        5.2.3 光伏自主控制仿真验证
    5.3 能量管理控制仿真分析
    5.4 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 全文总结
    6.2 不足与展望
参考文献
攻读学位期间取得的研究成果
致谢
个人简况及联系方式



本文编号：3763356