逆变电源虚拟同步并网系统建模与参数整定研究

发布时间：2023-06-06 20:25

　　随着近年来风能与光能的发展势头愈发猛烈,以并网逆变器为枢纽的光伏发电系统开始大规模并入电网,导致电网中新能源发电单元的比例愈来愈高,并开始威胁到传统同步发电机的主导地位。受新能源渗透率攀升的影响,电网的惯性被大大削弱,由此带来了许多因系统惯性不足而引发的安全稳定事故。以虚拟同步发电机(Virtual Synchronous Generator,VSG)为代表的虚拟惯量控制逐渐成为近年来的研究热点。与此同时,新能源并网标准也由只要求参与功率补偿演变为需额外具备一定的惯性能力。本文首先对三相电压型逆变器进行数学建模,并推导了电压环与电流环的控制方程,在此基础上设计了电压环与电流环的PI控制器参数。通过对几种典型VSG控制结构的对比分析,建立了一种不含阻尼环节的VSG模型,该模型通过将阻尼环节和调频环节等效,去掉了传统模型中的阻尼环节,且无需锁相环。基于良好的电压电流环参数设计可使电容电压无静差跟踪电压环参考值,从而该模型可避免使用锁相环来获取相关反馈信号。然后,建立了VSG系统小信号数学模型,对有功环与无功环进行了近似解耦分析并给出解耦所需满足条件。基于解耦的前提,对有功环和无功环进行了暂...

【文章页数】：97 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 虚拟同步发电机的研究背景及其意义
    1.2 虚拟同步发电机的国内外研究现状
    1.3 虚拟同步发电机与传统同步发电机的对比
    1.4 传统电网与含分布式能源电网的对比
    1.5 本文的主要研究内容
第2章 同步发电机模型及VSG控制模型理论分析
    2.1 引言
    2.2 三相电压型逆变器的数学模型
    2.3 三相电压型逆变器的控制器设计
        2.3.1 电流内环的控制器参数设计
        2.3.2 电压外环的控制器参数设计
    2.4 同步发电机的数学等效模型
        2.4.1 同步发电机电气部分模型
        2.4.2 同步发电机机械部分模型
        2.4.3 同步发电机调速器模型及其调频特性
        2.4.4 同步发电机励磁控制器模型及其调压特性
    2.5 VSG数学模型概述
    2.6 本文拟采用的VSG数学模型及其分析
    2.7 本章小结
第3章 虚拟同步控制的系统建模与参数整定及其实现
    3.1 引言
    3.2 VSG系统的小信号模型推导及建立
    3.3 VSG系统的参数整定研究与分析
        3.3.1 VSG有功环与无功环的解耦分析
        3.3.2 VSG功率环的参数设计准则
    3.4 VSG参数变化对系统性能的影响分析
    3.5 VSG的预同步控制策略
        3.5.1 VSG预同步控制策略的设计
        3.5.2 VSG预同步控制策略的具体实施方法
    3.6 算法的仿真验证
    3.7 本章小结
第4章 实验平台硬件系统设计
    4.1 引言
    4.2 基于d SPACE系统的实验平台设计
    4.3 硬件平台开关管选取与滤波器参数设计
        4.3.1 三相逆变器主电路开关管的选择
        4.3.2 三相逆变器的LC滤波器的设计
    4.4 基于d SPACE系统的转接控制板设计
        4.4.1 电压电流采样电路设计
        4.4.2 信号调理电路设计
        4.4.3 驱动电路设计
        4.4.4 保护电路设计
        4.4.5 外扩电路设计
    4.5 本章小节
第5章 系统实验结果分析
    5.1 引言
    5.2 虚拟同步控制孤岛实验
    5.3 虚拟同步控制预同步实验
    5.4 虚拟同步控制并网实验
    5.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果
致谢



本文编号：3832166