虚拟同步电机功率解耦控制技术研究

发布时间：2020-04-11 09:04

【摘要】：伴随着风能、太阳能等新能源在电力系统中的比重越来越大,传统电力系统中的能源构成发生了变化,传统电力系统中的电能并入电网都是通过同步电机并入电网,而新能源大部分并入电网多是通过逆变器实现,当越来越多的新能源并入电网的时候,会对传统电力系统中的稳定性和安全性造成很大的影响,而虚拟同步电机通过改变逆变器的控制算法从而使得逆变器能够对外体现出同步电机的特性因此可以解决大部分新能源并入电网造成的对电网的影响。但是虚拟同步电机(virtual synchronous generator VSG)在功率调节过程中由于存在有功功率和无功功率之间的耦合会导致耦合功率在动态调节过程中出现耦合超调波动以及在功率达到稳态的时候耦合功率出现稳态误差,从而影响VSG的动态性能以及控制失效。针对此问题本文对VSG的耦合特性进行了研究,提出了在用旋转坐标法取得静态解耦之后采用串联补偿的方式实现动态解耦的措施,具有方便计算动态耦合补偿量以及实现动态耦合超调抑制的优点。具体内容如下:(1)首先介绍了VSG电路结构图,从有功功率环路和无功功率环路介绍了VSG,并且对比分析了目前两种主流的VSG建模方法。然后分析了VSG的静态耦合原因,根据分析的静态耦合介绍了两种解耦方法,并且对比分析了两种解耦方法的优缺点。(2)之后在取得静态解耦的基础上采用小信号分析法得到VSG的动态耦合结构图,并用相对增益法分析了两种VSG模型的动态耦合度。针对VSG动态有功功率和无功功率之间的耦合关系,采用串联补偿的方式实现VSG的功率动态耦合解耦。(3)在增加串联补偿实现动态耦合超调抑制之后为了验证VSG增加串联补偿之后系统的稳定性,对未增加串联补偿以及增加串联补偿之后的系统做了稳定性对比分析,分析指出增加串联补偿之后并不会对系统的稳定性造成影响。最后通过仿真和实验验证了理论分析的正确性以及解耦方式的有效性。
【图文】：

t[100ms/div]iacb5A[/id]v图 6.9 无功功率调节时电流图形Fig.6.9 The current graphic when reactive power regulation6.2 实验分析为了验证理论分析和仿真分析的结果，搭建了逆变器平台，，其中逆变器的主控芯片为 TMS320F2812，其中采样频率设置为 20kHz，并且将开关频率也设置为20kHz。图 6.10 所示为所搭建的实验平台图形
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM341;TP273

【参考文献】

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本文编号：2623409