基于改进下垂控制的微网并离网双模式逆变控制器研究

发布时间：2020-05-16 19:22

【摘要】：分布式电源具有明显的环境效益和社会效益,随着智能电网的不断发展,由分布式电源组成的微网越来越受到国内外学者们的关注,成为未来智能电网的关键技术之一。微网的运行模式主要分为并网和孤岛两种,若能实现在这两个模式运行和平滑切换,并且逆变器无需停机,即类似“热插拔”,则能更好发挥分布式电源的灵活的运行模式。微电源逆变器作为微电网运行的关键装备,其控制策略决定其在孤岛和并网模式下的运行情况,并影响运行模式切换的平滑性。因此,实现微网并离网双模式逆变控制器是实现微网稳定运行的重要课题。而下垂方法是实现逆变控制器双模式运行和双模式的平滑切换的较好方法。本文首先介绍常见分布式电源,包括燃料电池、光伏电池、风力发电机以及柴油发电机,然后简单介绍了微电网的概念与控制技术,分析了微网运行模式切换的研究现状。然后通过对微网逆变器模型的基本原理进行分析,和相应的各种微网控制策略特点,然后从传统的下垂控制的原理和控制方法入手,分块建立了下垂控制器各个模块的模型,结合微网并网、孤岛以及运行模式切换状态下的运行特点,发现下垂控策略应用于微网并离网及模式平滑切换相对于其它控制具有明显的优势。并从并离网双模式运行的角度分析了目前下垂控制器存在的问题。根据二阶广义积分器SOGI模型在50Hz频率下具有呈现感性的特性,并且能较好地抑制输入信号噪声等优点,引进了基于SOGI的虚拟阻抗,改善了下垂控制器的输出阻抗和抑制谐波特性。并借鉴传统发电机的优点,将下垂控制再加入虚拟惯性,以抑制微网运行模式切换过程中的突变与谐波,并搭建系统通过仿真对比,发现基于SOGI的虚拟阻抗、虚拟惯性的引入,改善了微电源外特性,提高了控制器的惯性与跟踪控制能力,可以实现微网并离网双模式运行和平滑切换的控制器的设计目标。最后,在MATLAB环境下使用Simulink构建了由几台并联分布式电源和负载组成的的典型的微网的仿真平台,在不同样式的微电源下混合仿真,突破传统的两台的理想直流电压源的仿真,以取得更接近实际的结果,其中的直流分布式电源的逆变控制器采用本文提出的引入了基于SOGI的虚拟阻抗和虚拟惯性的下垂控制器,仿真结果表明所提出的的改进的下垂控制器的在实现微网并离网双模式运行和平滑切换是有效的。
【学位授予单位】：广东工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM464

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