基于虚拟同步机的能量路由器控制策略研究

发布时间：2023-09-28 23:21

　　随着可再生能源发电的飞速发展以及新兴负荷的出现,电力网络结构变得越来越复杂。为应对电能需求复杂且多样的现状,各国专家提出构建能源互联网的理念。而为实现能源互联网的架构,就需对各能源网络的衔接设备进行研究。本文对其关键设备——能量路由器进行研究,通过对其拓扑结构、接口控制策略以及能量管理策略研究设计,使能量路由器系统能够安全稳定的运行。本文采用一种双向能量路由器拓扑结构,首先对其拓扑结构进行详细研究。该拓扑结构直流侧端口储能处电力电子变换器采用隔离型双向全桥DC/DC斩波器,实现能量的双向流动;交流侧端口采用三相桥式逆变器,为交流接口输出三相工频电能。本文详细分析各端口变换器的工作原理以及控制方式,并对其数学模型进行推导。针对能量路由器交流接口电力电子变换器,引入虚拟同步发电机控制(Virtual Synchronous Generator,VSG)。通过列写同步发电机数学模型,类比设计VSG控制的本体控制算法,并对其关键参数进行分析。在此基础上设计相应的虚拟调速器与虚拟励磁器,完善控制算法,使交流接口逆变器拥有惯性与阻尼特性并能够参与系统调压与调频。而后在VSG算法基础上,提出一种全阶...

【文章页数】：81 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题来源及背景意义
        1.1.1 课题来源
        1.1.2 研究背景和意义
    1.2 全球能源互联网发展现状
        1.2.1 能源互联网发展现状
        1.2.2 能量路由器发展现状
    1.3 能量路由器控制策略研究现状
        1.3.1 直流端口控制策略研究现状
        1.3.2 交流端口控制策略研究现状
    1.4 本文的主要研究内容
第2章 能量路由器接口拓扑结构及其数学模型
    2.1 引言
    2.2 能量路由器拓扑结构
        2.2.1 隔离型双向DC/DC变换器
        2.2.2 三相电压型桥式逆变器
    2.3 能量路由器数学模型
        2.3.1 DC/DC斩波器数学模型
        2.3.2 DC/AC逆变器数学模型
    2.4 本章小结
第3章 交流接口逆变器虚拟同步机控制
    3.1 引言
    3.2 虚拟同步发电机模型建立
        3.2.1 同步发电机数学模型
        3.2.2 虚拟同步发电机数学模型
    3.3 虚拟同步发电机控制器设计
        3.3.1 虚拟调速器设计
        3.3.2 虚拟励磁器设计
    3.4 虚拟同步发电机控制环路设计
    3.5 关键参数分析
    3.6 仿真分析
        3.6.1 孤岛模式仿真
        3.6.2 并网模式仿真
        3.6.3 与其他控制策略仿真对比分析
    3.7 本章小结
第4章 直流接口斩波器虚拟直流电机控制
    4.1 引言
    4.2 DC/DC变换器下垂控制策略
    4.3 DC/DC变化器虚拟直流电机控制策略
        4.3.1 虚拟直流电机数学模型
        4.3.2 虚拟直流电机控制策略设计
    4.4 仿真分析
        4.4.1 基本拓扑仿真验证
        4.4.2 直流负荷突增仿真对比研究
        4.4.3 电网频率突减仿真对比研究
        4.4.4 电网频率突增仿真对比研究
        4.4.5 电网电压单相跌落仿真对比研究
    4.5 本章小结
第5章 能量路由器能量管理控制策略研究
    5.1 引言
    5.2 分布式发电单元控制策略
        5.2.1 光伏发电系统自主控制
        5.2.2 风力发电系统自主控制
    5.3 能量管理控制策略设计
        5.3.1 能量流动与工作模态分析
        5.3.2 光伏发电系统能量管理策略设计
        5.3.3 风力发电系统能量管理策略设计
    5.4 仿真分析
        5.4.1 光伏系统自主控制仿真验证
        5.4.2 风电系统自主控制仿真验证
        5.4.3 能量管理策略仿真验证
    5.5 本章小结
结论
参考文献
附录1
附录2
附录3
攻读学位期间的学术成果
致谢



本文编号：3848816