基于虚拟同步发电机的光伏备用容量跟踪技术研究

摘要

目前，由子电网中光伏电源渗透率的快速增长，光伏发电机组在电力系统运行中发挥越来越重要的作用。它们均由电力电子逆变器构成，因此，并网逆变器馈送单元的设计已经成为电网控制领域的主要问题。为了高效利用光伏电源的同时提高微网系统运行稳定性，本文对基于虚拟同步发电机(Virtual Synchronous Generator,VSG)的光伏备用容量跟踪技术进行了研究。
　　首先，本文介绍了光伏发电系统源端控制思想，建立光伏发电单元模型并对其进行有效串并联设计形成光伏阵列;阐述所提具有备用容量的最大功率点跟踪策略，定性和定量分析光伏电源稳定运行区域，运用曲线隐式拟合法追踪具有备用容量的MPPT策略的稳定运行点，保证负荷需求突增时备用容量的迅速投切，从而完成对预留备用容量的灵活操作;仿真验证理论分析和所提策略的正确性。
　　随后，借助李雅普诺夫稳定判据思想提出有边界条件的VSG改进控制策略，用于保持频率和电压稳定在额定值允许范围内，从而保证闭环电力系统的稳定性;经仿真结果验证，在电网正常运行期间，VSG改进控制策略能够使并网逆变器维持类似于传统同步发电机的功率下垂特性;在电网出现异常时能够保证角频率和励磁电流平衡点的稳定性和收敛性，从而保证了频率和电压波动一直保持在允许范围之内。
　　最后，本文建立光伏电源附加控制模型，令有功出力对负荷需求实现实时追踪;合理设计LCL滤波器参数，将具有备用容量的光伏电源最大功率点跟踪方法与具有边界条件的VSG改进控制策略有效结合，提出基于VSG改进控制的光伏备用容量跟踪技术;并用MATLAB/Simulink进行仿真验证。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 论文研究背景及意义

1．1．1 光伏发电背景及发展现状

1．1．2 微电网发展现状

1．1．3 虚拟同步发电机技术研究现状

1．2 分布式光伏逆变电源并网挑战

1．3 本文主要研究内容

第2章 具有备用容量的光伏发电系统源端模型

2．1 光伏系统源端基本结构

2．2 光伏电池模型

2．3 具有备用容量的最大功率点跟踪策略

2．3．1 最大功率点跟踪技术研究现状

2．3．2 光伏电源稳定运行区域研究

2．3．3 具有备用容量的最大功率点跟踪策略

2．4 仿真验证

2．4．1 光伏阵列仿真

2．4．2 具有备用容量的最大功率点跟踪策略仿真

2．5 本章小结

第3章 具有边界条件的VSG改进控制策略

3．1 虚拟同步发电机控制原理

3．2 具有边界条件的VSG改进控制策略

3．2．1 具有边界条件的VSG频率控制单元

3．2．2 具有边界条件的VSG励磁控制单元

3．2．3 VSG整机控制

3．3 内环PR控制器

3．4 仿真验证

3．4．1 主电路参数的选取

3．4．2 控制器参数的选取

3．4．3 具有边界条件的VSG控制策略仿真验证

3．5 本章小结

第4章 基于VSG改进控制的光伏备用容量跟踪技术

4．1 整体框架

4．2 LCL滤波器模型设计

4．2．1 LCL滤波器模型的建立

4．2．2 LCL滤波器参数的计算

4．3 光伏附加控制单元

4．4 仿真分析与验证

4．4．1 搭建仿真模型

4．4．2 仿真工况

4．5 本章小结

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

攻读硕士学位期间参加的科研工作

致谢