交流微网稳定控制器并联运行的实现

摘要

近年来微电网以其独特的优势获得了迅速发展。微网中的储能装置在微网孤岛运行时为系统提供电压与频率支撑，在微网并网运行时用来抑制分布式电源向电网注入功率的波动，本文将储能逆变器称之为微网稳定控制器。多台微网稳定控制器并联运行时，使各台微网稳定控制器按照容量合理分配功率是微网稳定运行的关键。将下垂控制应用于微网稳定控制器的并联运行存在诸多问题:储能逆变器到母线的线路阻抗并非呈纯感性或纯阻性，因此有功功率和无功功率无法完全解耦控制;下垂控制为有差调节，母线电压频率和幅值都存在偏差;线路阻抗的差异使功率不能完全按照设定的下垂系数的反比来分配;下垂系数设计不当也会引起系统的不稳定。
　　本文以上述问题的解决为目标，首先建立了微网稳定控制的数学模型，针对单台微网稳定控制器对比分析了两种控制策略，设计了主电路参数及控制器参数。分析了下垂控制中影响功率合理分配的因素，并对下垂控制的功率环进行了小信号建模，分析了下垂系数及线路阻抗性质对系统稳定的影响。提出了一种基于虚拟电阻的改进下垂控制策略:使用同步脉冲使各台微网稳定控制器保持输出电压相位一致，也保证了系统频率稳定在50Hz，不随负载波动;去掉了传统下垂控制中的功率外环，通过虚拟电阻使各微网稳定控制器按照虚拟电阻的反比来分配功率，当虚拟电阻取值较大时，可以消除线路阻抗差异的影响。引入虚拟电阻实现了功率的合理分配但也使母线电压幅值出现偏差，因此加入了母线电压有效值反馈的电压二次调压措施。此控制策略物理意义清晰，实现较为简单，具有一定的工程实际意义。最后在PSCAD中建立了仿真模型，并在实验室搭建了基于TI公司TMS320F288335芯片的两机并联实验平台，对所提控制策略进行了验证。

目录

声明

摘要

1．1 微电网的形成与发展

1．1．1 微电网的概念、结构及特点

1．1．2 微电网的控制

1．2 微网稳定控制器并联的研究现状

1．3 本文的主要研究内容

第2章 单台微网稳定控制器建模及控制

2．1 主电路结构和滤波器设计

2．1．1 主电路结构

2．1．2 滤波器参数设计

2．2 微网稳定控制器的数学模型

2．3 控制系统设计

2．3．1 电流环参数设计

2．3．2 电压环参数设计

2．4 输出阻抗分析

2．5 仿真和实验结果

2．6 小结

第3章 微网稳定控制器下垂控制

3．1 功率传输原理

3．2 下垂控制原理

3．3 影响功率合理分配的因素

3．3．1 下垂系数的影响

3．3．2 合并阻抗的影响

3．4 稳定性分析

3．5 仿真分析

3．6 小结

第4章 基于虚拟电阻的改进下垂控制策略

4．1 虚拟阻抗

4．2 提出的下垂控制策略

4．2．1 使用同步脉冲实现相位一致

4．2．2 消除母线电压偏差的方法

4．3 仿真和实验

4．4 小结

第5章 结论与展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

致谢