光伏微电网中逆变器并联下垂控制技术的研究

摘要

光伏发电与微电网技术的结合推动了光伏微电网的发展。在解决偏远地区的缺电问题上，离网型光伏微电网具有较好的发展前景。考虑到光伏微电网中电源扩建和负载增加等情况，采用逆变器并联供电的方案较为合适，在该并联系统中，各逆变器常采用无互联线的下垂控制作为其控制策略。
　　首先，本文概述了光伏发电和光伏微电网的发展情况；对逆变器的并联下垂控制技术及其研究现状进行了介绍；对直流母线侧相关装置的控制策略进行了选择，并在MATLAB中进行了仿真验证。
　　其次，本文对逆变器采用感性下垂控制时存在的问题进行了分析，并对串联虚拟阻抗方法进行了介绍；建立了逆变器采用串联虚拟阻抗方法时的系统小信号模型，在该模型的基础上，结合系统的控制目标和小信号稳定性分析方法，对逆变器所采用的LCL型滤波器进行了设计，并在MATLAB中搭建了相关仿真模型。仿真结果表明：当逆变器采用基于串联虚拟电感的感性下垂控制时，若加入本文设计的LCL型滤波器，系统功率的分配精度将得到改善。
　　然后，本文对串联虚拟阻抗方法存在的问题进行了分析；在电流等值约束的基础上，通过对逆变器的电压跟踪环节进行改进，提出一种并联虚拟电阻方法，并对相关控制参数进行了选择。仿真结果表明：从逆变器的综合控制效果来看，本文提出的并联虚拟电阻方法优于传统的串联虚拟阻抗方法。
　　最后，本文对恒定下垂系数方法存在的问题进行了分析；通过对逆变器的功率下垂环节进行改进，提出一种下垂系数自适应方法，并进行了相关仿真验证。仿真结果表明：下垂系数自适应方法可较好地兼顾系统的电压质量、频率质量及功率分配精度。

目录

第一章 绪论

1.1 光伏发电和光伏微电网

1.2 逆变器的并联下垂控制技术

1.3 本文研究的主要内容

第二章 光伏微电网中逆变器的直流侧控制

2.1 PV阵列的控制

2.2 ES装置的控制

2.3 仿真分析

2.4 本章小结

第三章 下垂逆变器采用传统串联虚拟阻抗方法时的滤波器设计

3.1 逆变器的感性下垂控制

3.2 采用感性下垂控制时存在的问题

3.3 串联虚拟阻抗方法

3.4 下垂逆变器控制系统的小信号模型

3.5 滤波器设计

3.6 仿真分析

3.7 本章小结

第四章 基于并联虚拟电阻的逆变器并联控制方法

4.1 串联虚拟阻抗方法的不足

4.2 并联虚拟电阻方法

4.3 控制参数的选择

4.4 仿真分析

4.5 本章小结

第五章 下垂系数自适应的逆变器并联控制方法

5.1 下垂特性方程形式的选择

5.2 恒定下垂系数方法的不足

5.3 下垂系数自适应方法

5.4 仿真分析

5.5 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 全文总结

6.2 工作展望

参考文献

攻读学位期间取得的研究成果

致谢

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