微电网下逆变器并联系统无功环流抑制方法研究

摘要

随着能源危机、环境污染和气候变化等问题R益严重，分布式发电以其污染少、能 源利用效率高、输电线路损耗小等优势逐渐成为未来电力系统的发展趋势之一。为协调分 布式电源与电网之间的矛盾，整合各类分布式电源的优势，提高可再生能源的利用率，微 电网结构应运而生。多台以逆变器为接口的微源并入微电网构成了多逆变器并联环境。逆 变器并联系统的控制方法多种多样，其中下垂控制方法具有冗余度高、不依赖于通讯、不 受地域限制、能够实现功率的合理分配等优点，受到了人们的高度重视。　　本文以采用下垂控制的两台单相全桥逆变并联系统作为研究对象，通过设计电压、 电流双环控制参数确保其等效阻抗呈感性，实现功率解耦。在此基础上，分析了引起系统 环流的原因，发现采用传统下垂控制方式时等效阻抗与容量不匹配不会引起有功环流，但 会引起无功环流。针对等效阻抗不匹配引起的无功环流问题，现有的基于无功控制构造积 分器的无功环流抑制方法能够有效实现无功环流抑制，但降低了系统的快速性。本文研究 了一种基于下垂系数和空载点电压实时修正的无功环流抑制方法，在分析增大无功下垂系 数或降低空载点电压均能实现无功环流抑制的基础上，根据无功功率变化对无功下垂系数 及空载点电压给定值进行修正，从而实现无功环流的有效抑制，并且系统仍具有较好的稳 定性和快速性。同时采用基于同步调制的同步控制技术，进一步抑制了逆变器并联系统中 的环流。　　为验证上述系统控制方法，采用PSIM软件建立了仿真模型，并搭建了两台单相全桥 并联实验平台。仿真及实验结果验证了系统控制方案的可行性及有效性。

目录

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1 绪论

1.1 微电网概述

1.1.1 微电网的发展现状

1.1.2 微电网的概念与特点

1.2 微电网下逆变器并联控制

1.2.1 有互联线并联控制方式

1.2.2 无互联线并联控制方式

1.3 逆变器并联系统的环流问题

1.4 逆变器并联同步控制技术

1.5 课题的主要研究内容

2 基于传统下垂控制的单相电压源型逆变器并联系统

2.1 两台单相H桥逆变器并联主电路拓扑

2.2 系统的控制结构

2.2.1 功率计算

2.2.2 传统下垂控制

2.2.3 逆变器双环控制

2.2.4 系统等效阻抗设计

2.3 基于传统下垂控制的并联系统仿真验证

2.3.1 等效阻抗相匹配时系统仿真分析

2.3.2 等效阻抗不匹配时系统仿真分析

2.4 本章小结

3 两台逆变器并联系统的环流研究

3.1 两台逆变器并联系统的环流分析

3.1.1 环流的定义

3.1.2 环流产生的原因分析

3.2 基于无功控制构造积分器的无功环流抑制方法

3.2.1 原理分析及设计

3.2.2 仿真验证

3.3 基于下垂系数和空载点电压实时修正的无功环流抑制方法

3.3.1 原理分析及设计

3.3.2 仿真验证

3.4 本章小结

4 两台逆变器的同步控制技术

4.1 两台逆变器不同步引起的环流分析

4.2 两台逆变器的同步控制原理

4.2.1 同步调制原理

4.2.2 两台逆变器的同步并联控制

4.3 本章小结

5 两台逆变器并联系统的实验设计

5.1 功率电路设计

5.1.1 开关管选型

5.1.2 滤波参数选择

5.2 控制电路设计

5.2.1 控制器选择

5.2.2 采样、调理电路

5.2.3 驱动电路

5.2.4 过流保护电路

5.2.5 过零锁相电路

5.3 程序设计

5.4 本章小结

6 实验结果及分析

6.1等效阻抗匹配时传统下垂控制实验结果及分析

6.1.1 两台逆变器容量比为1:1的实验结果及分析

6.1.2 两台逆变器容量比为2:1的实验结果及分析

6.2 等效阻抗不匹配时的实验结果及分析

6.2.1 两台逆变器容量比为1:1的实验结果及分析

6.2.2 两台逆变器容量比为2:1的实验结果及分析

6.3 本章小结

7 总结与展望

7.1 总结

7.2 展望

致谢

参考文献

附录

在校学习期间取得成果