微电网中逆变器控制策略及模式切换技术研究

摘要

微电网作为配电网和分布式发电的纽带，使得不同种类、数量庞大、具有分散性与间歇性的分布式能源以最小的影响接入电网。微网中的逆变器可工作于并网模式、离网模式并能实现两种模式下的平滑切换。本文以两台电压源型逆变器为例，以下垂控制为基础，分析了逆变器并网模式和离网模式下并联工作的原理，结合功率传输的动态模型，分析了下垂控制参数对系统稳定性的影响。针对逆变器的功率均分问题，本文分析了传统下垂控制策略功率均分条件，并采用改进型的下垂控制方法，抑制了传输线阻抗对无功功率均分的影响。
　　为实现逆变器输出电压跟踪下垂控制的电压指令，本文针对常用的电压型逆变器控制策略展开了研究。本文分别分析了电感电流内环和电容电流内环控制对逆变器输出阻抗的影响以及负载对两者动态性能的影响，并设计了控制器参数。最后，以 LCL滤波器和LC滤波器为例，分析了传输线阻抗对逆变器滤波能力以及抗谐波扰动能力的影响。
　　为实现逆变器在并网模式/离网模式之间的平滑切换，本文研究了逆变器并网/离网双模式切换技术。采用预同步技术实现了离网模式至并网模式的平滑切换方法，并对切换过程进行了详细的分析；研究了预同步环节对逆变器输出功率的影响，并分别针对离网模式和并网模式研究了其解决方法。
　　最后，为了验证理论的有效性，本文搭建了两台5kW的逆变器实验平台，并完成了单机离网运行实验、单机并网实验、两台逆变器并联功率均分实验、预同步实验、离网模式到并网模式切换实验、并网模式到离网模式切换实验，实验验证了本文理论的正确性与有效性。

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1 绪论

1.1课题研究背景与意义（Background and Significance）

1.2微网逆变器控制策略的研究现状（Research Status of Control Strategy of Microgrid Inverter）

1.3并联逆变器功率均分控制策略的研究现状(Research Status of Power Sharing Control Strategy for Parallel Inverters)

1.4 微网逆变器并网/离网双模式切换技术的研究现状（Research Status of Grid-Connected/Off-Grid Dual Mode Switch Technology of Mocrogrid Inverter）

1.5本文研究内容(Main Content of This Thesis)

2 基于下垂控制的逆变器功率均分策略

2.1下垂控制的原理(Principle of Droop Control)

2.2离网模式下垂控制的调节过程（The Regulation Process of the Droop Control in Off-Grid Mode）

2.3并网模式下垂控制的调节过程(The Regulation Process of the Droop Control in Grid-Connected Mode）

2.4下垂控制的分析（Analysis of Droop Control）

2.5下垂控制的功率均分问题与改进（Problem and Improvement of Power Sharing in Droop Control）

2.6本章小结(Conclusion)

3 三相电压型逆变器的控制策略

3.1三相电压型逆变器拓扑结构（Topology of Three Phase Voltage Source Inverter）

3.2三相电压型逆变器建模（Modelingof Three Phase Voltage Source Inverter）

3.3三相电压型逆变器控制策略(Control Strategy of Three Phase Voltage Source Inverter)

3.4传输线阻抗对滤波效果的影响(Influence of Transmissi on Line Impedance on Filtering Effect)

3.5本章小结(Conclusion)

4 逆变器并网/离网双模式切换技术

4.1离网模式到并网模式的切换(Off-Grid Modeto Grid-Connected Mode Tranfering)

4.2并网模式到离网模式的切换(Grid-Connected Modeto Off-Grid Mode Tranfering)

4.3双模式逆变器模式切换流程(Mode Tranfering Process Of Dual Mode Inverter)

4.4本章小结(Conclusion)

5 实验研究及结果分析

5.1实验平台搭建(Experimental Platform Building)

5.2实验结果分析（Analysis of Experimental Results）

5.3本章小结(Conclusion)

6 总结与展望

参考文献

作者简历

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