基于虚拟阻抗有功功率/电压变化率微网逆变器下垂控制研究

摘要

随着一次性能源的大量消耗以及对环境和气候的不利影响，提倡使用清洁能源的呼声越来越高，而对清洁能源的利用最有效的途径为分布式发电，针对分布式发电普及所带来的问题，许多学者提出了微网的概念。微网的提出避免了分布式发电单元所带来的一系列问题，同时微网可以提高系统稳定性和能源利用率，作为能量转换的重要环节，对于逆变器的控制策略与安全稳定运行的研究具有十分重要的意义。
　　首先，本文对微电网的发展及其常用控制策略进行了分析研究，并对下垂控制进行了着重介绍，并分析了传统下垂控制在线路阻抗不一致时，会造成逆变器功率不均分，逆变器之间产生环流。
　　针对此问题，为改善线路阻抗不一致，逆变器之间的有功功率不能均分的情况，本文通过引入逆变器输出有功功率和其输出电压的动态关系，提出PV下垂控制方法，其中V表示输出电压幅值的变化率。相比较传统下垂控制PV下垂控制对并联系统功率分配均分具有很大的改善效果，同时电压恢复机制，也保证了逆变器输出电压的稳定。
　　虽然P-V下垂控制改善了功率分配，但是仍然不能实现逆变器功率均分，因此本文提出了基于虚拟阻抗P-V下垂控制，该方法不仅能够实现完全功率均分，还能使虚拟阻抗造成的电压跌落得到抬升。为了验证方法的正确性，本文在MATLAB/simulink软件环境下建立了微电网的仿真模型，对采用的控制方法进行仿真研究。
　　最后，搭建了由两台三相逆变器并联组成的微电网DSP控制实验平台，对本文的控制策略进行了实验验证。实验结果表明本文采用的控制策略不仅能够实现功率的合理分配，而且能够对逆变器电压进行抬升。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 引言

1.2 课题研究背景与意义

1.3 微电网的含义和发展现状

1.4 微电网控制策略概述

1.5 本文研究主要内容

第2章 微电网逆变器构建和稳定性分析

2.1 引言

2.2 三相PWM逆变器建模

2.3 三相逆变器控制器设计

2.4 逆变器并联系统

2.5 基于动态相量法下垂控制模型分析

2.6 本章小结

第3章 有功电压变化率下垂控制

3.1 引言

3.2 微网系统逆变器功率分配问题

3.3 传统下垂控制

3.4 P-V下垂控制

3.5 基于虚拟阻抗P-V下垂控制

3.6 仿真分析

3.7 本章小结

第4章 逆变器系统软硬件设计

4.1 引言

4.2 主电路硬件设计

4.3 控制电路设计

4.4 系统程序设计

4.5 本章小结

第5章 系统实验结果分析

5.1 引言

5.2 三相逆变器单机运行实验

5.3 传统下垂控制运行实验

5.4 逆变器双机采用P-V下垂控制实验

5.5 基于虚拟阻抗并联系统实验

5.6 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