分布式发电并网逆变器的控制策略研究

发布时间：2017-07-18 18:02

  本文关键词：分布式发电并网逆变器的控制策略研究

  更多相关文章： 并网逆变器 有源阻尼 阻抗重塑 下垂控制 虚拟同步发电机

【摘要】：随着环境恶化和能源危机,可再生能源的开发和利用已经被提升到了国家战略的高度。其中,分布式微电网实现新能源发电的就地消纳,有效提高了光伏和风电的利用率,具有更高的经济效益,因此受到广泛关注。并网逆变器作为新能源电站与微电网的接口,其控制性能对微电网的供电能力有着重要影响。为此,本文从逆变器谐振、功率设定和故障保护措施方面展开研究,进而对并网逆变器的电流环和功率环提出改进的控制策略。论文分析了LCL滤波器谐振的问题。首先比较了六种无源阻尼方案和三种有源阻尼控制策略。进而指出基于状态反馈控制的有源阻尼方法具有高频谐波衰减能力强,暂态响应快,对电网阻抗变化鲁棒性好的优势。然后在此基础上,提出一种实用的状态反馈系数设计方法,以及相应的电流环控制器整定方法。论文对多逆变器并联运行,电流环虚拟阻抗控制策略进行了深入的研究。首先对并网逆变器做诺顿等效变换,然后提出一种基于电压前馈控制的阻抗重塑方法。该控制策略显著增大了逆变器的输出阻抗,有效降低了电网扰动下逆变器并网电流的谐波含量,进而抑制了逆变器与电网之间的谐振。其次本文针对多个并网逆变器并联的功率控制策略的稳定性进行了研究。提出了一种改进的虚拟同步发电机控制策略,借鉴同步发电机的运动方程在下垂控制的基础上引入虚拟转矩的概念,使逆变器同时拥有较大的输出惯性和二次调频的能力。在此基础上建立了改进控制策略的小信号模型,进而量化分析了控制器参数与暂态响应的关系。最后,论文研究了电网故障导致电压跌落时逆变器的低电压穿越控制策略。针对电压不对称跌落时并网电流发生畸变,提出改进的平衡正序电流控制法,维持并网电流三相对称,同时通过无功注入抬升电网电压跌落。此外,比较研究了被动孤岛检测法和主动孤岛检测法,分析了各自的优缺点。
【关键词】：并网逆变器 有源阻尼 阻抗重塑 下垂控制 虚拟同步发电机
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM464
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-17
• 1.1 课题研究的背景和意义9-10
• 1.2 分布式发电并网逆变器的研究现状与关键技术10-15
• 1.2.1 逆变器输出阻抗与谐振分析方法10-11
• 1.2.2 多逆变器并联的功率控制11-13
• 1.2.3 低电压穿越技术13-14
• 1.2.4 孤岛检测技术14-15
• 1.3 本文主要研究内容15-17
• 第2章 并网逆变器电流环研究17-40
• 2.1 引言17
• 2.2 LCL滤波器建模17-21
• 2.2.1 静止坐标系下的数学模型17-18
• 2.2.2 同步旋转坐标系下的数学模型18-19
• 2.2.3 LCL滤波器特性分析19-21
• 2.3 无源阻尼方法特性分析21-24
• 2.3.1 无源阻尼分类21-22
• 2.3.2 电阻阻尼的LCL滤波器鲁棒性分析22-24
• 2.4 有源阻尼控制策略及其稳定性研究24-31
• 2.4.1 有源阻尼分类24-25
• 2.4.2 基于状态反馈的有源阻尼特性分析25-30
• 2.4.3 有源阻尼的电流环设计与参数选取方法30-31
• 2.5 抑制电网谐波影响的阻抗重塑控制方法31-36
• 2.5.1 多逆变器并联的谐振机理分析31-32
• 2.5.2 基于有源阻尼的改进阻抗重塑控制方法32-36
• 2.6 仿真验证36-39
• 2.7 本章小结39-40
• 第3章 逆变器并联控制策略的研究40-53
• 3.1 引言40
• 3.2 基于下垂控制的逆变器运行研究40-45
• 3.2.1 逆变器并网模式的下垂控制策略40-41
• 3.2.2 逆变器离网模式的下垂控制策略41-43
• 3.2.3 多逆变器并联运行分析43-45
• 3.3 基于虚拟同步发电机的逆变器运行研究45-49
• 3.3.1 虚拟同步发电机数学模型45-46
• 3.3.2 改进虚拟同步发电机控制策略46-47
• 3.3.3 改进控制策略的暂态性能分析47-49
• 3.4 仿真验证49-52
• 3.5 本章小结52-53
• 第4章 故障下的并网逆变器控制策略研究53-65
• 4.1 引言53
• 4.2 逆变器低电压穿越及快速无功支撑控制方法53-59
• 4.2.1 电压对称跌落的低电压穿越控制53-54
• 4.2.2 电压不对称跌落的低电压穿越控制54-57
• 4.2.3 仿真验证57-59
• 4.3 逆变器孤岛检测技术的研究59-64
• 4.3.1 被动式孤岛检测分析59-61
• 4.3.2 主动式孤岛检测分析61-62
• 4.3.3 仿真验证62-64
• 4.4 本章小结64-65
• 结论65-66
• 参考文献66-71
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果71-73
• 致谢73

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本文编号：559002