分布式電源的虛擬同步發(fā)電機(jī)控制技術(shù)研究.pdf

1、近年來(lái)，分布式能源在電力系統(tǒng)中滲透率不斷增加的同時(shí)，也給電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)新的影響與挑戰(zhàn)。因?yàn)榛陔娏﹄娮幽孀兘涌诘姆植际诫娫床痪邆溆欣诒３窒到y(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的旋轉(zhuǎn)慣性和阻尼分量，而這些正是傳統(tǒng)電力系統(tǒng)中占支配地位的同步發(fā)電機(jī)所固有的特質(zhì)。虛擬同步發(fā)電機(jī)控制技術(shù)作為一種能夠使分布式逆變電源具有與同步發(fā)電機(jī)相似特性的方法，對(duì)于提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性具有重要的支持作用。本文首先在對(duì)分布式電源系統(tǒng)建模及控制策略分析的基礎(chǔ)上，提出了一種工作在

2、并網(wǎng)模式下的新型虛擬同步發(fā)電機(jī)控制策略。其次，為了便于分布式電源工作在獨(dú)立運(yùn)行模式，提出了一種自治模式的虛擬同步發(fā)電機(jī)控制策略。然后，在以上所提控制策略的基礎(chǔ)上，針對(duì)其中主要的控制參數(shù)進(jìn)行了小信號(hào)分析。再者，依據(jù)虛擬同步發(fā)電機(jī)控制策略中慣量可以靈活調(diào)整的思想，提出了一種自適應(yīng)慣量的靈活虛擬同步發(fā)電機(jī)控制策略。最后，在搭建的簡(jiǎn)單微電網(wǎng)系統(tǒng)的Matlab/Simulink仿真模型及物理實(shí)驗(yàn)平臺(tái)中對(duì)相關(guān)控制策略進(jìn)行了驗(yàn)證。本文的主要研究?jī)?nèi)容如

3、下:
　　(1)研究了光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)的工作原理、數(shù)學(xué)模型及等效電路，分析了分布式電源逆變控制系統(tǒng)的控制方法，提出了一種改善電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的并網(wǎng)型虛擬同步發(fā)電機(jī)控制策略，在此控制策略中，將同步發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程、一次調(diào)頻特性及無(wú)功調(diào)節(jié)延遲特性引入到逆變電源的上層控制中，在簡(jiǎn)化算法的情況下，較好的模擬出了同步發(fā)電機(jī)的有功頻率及無(wú)功電壓特性，底層控制則根據(jù)同步發(fā)電機(jī)的并網(wǎng)矢量關(guān)系得到。
　　(2)考慮到分布式電源工作在獨(dú)立帶負(fù)荷的

4、情況，在并網(wǎng)型虛擬同步發(fā)電機(jī)控制策略基礎(chǔ)上，提出了一種自治模式的虛擬同步發(fā)電機(jī)控制策略，采用該自治模式控制策略的分布式電源可以方便的工作在獨(dú)立帶負(fù)荷的狀態(tài)，且模擬了同步發(fā)電機(jī)的下垂控制特性。在此控制策略中，針對(duì)有功-頻率和無(wú)功-電壓控制器進(jìn)行了改變，內(nèi)環(huán)采用了基于比例諧振控制的不需解耦的電壓電流控制器，對(duì)正弦信號(hào)的跟蹤起到了較好的效果，分析了采用跟蹤正弦信號(hào)更好的比例諧振控制器原理，并對(duì)其中主要控制參數(shù)的設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析和說(shuō)明。
　

5、　(3)建立了并網(wǎng)和自治兩種模式下分布式電源的小信號(hào)模型，采用特征值的方法，針對(duì)虛擬同步發(fā)電機(jī)控制中主要控制參數(shù)對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響進(jìn)行了分析，給出了這些控制參數(shù)在設(shè)計(jì)時(shí)需要遵循的原則和方法。理論分析了虛擬同步發(fā)電機(jī)控制與改善系統(tǒng)頻率穩(wěn)定性的重要關(guān)系，并且將其與下垂控制進(jìn)行比較，說(shuō)明了虛擬同步發(fā)電機(jī)控制相比于下垂控制的優(yōu)點(diǎn)。
　　(4)在充分研究與分析所提并網(wǎng)型虛擬同步發(fā)電機(jī)控制策略的基礎(chǔ)上，根據(jù)控制策略中慣量可以隨著系統(tǒng)頻率的不同

6、變化幅值進(jìn)行靈活調(diào)整的思想，提出了一種自適應(yīng)慣量的靈活虛擬同步發(fā)電機(jī)控制策略，將系統(tǒng)中的慣量大小與頻率的變化率之間建立一定的函數(shù)關(guān)系，增加了分布式電源虛擬同步發(fā)電機(jī)控制系統(tǒng)的靈活性和自適應(yīng)性，對(duì)進(jìn)一步改善系統(tǒng)的頻率穩(wěn)定性有較好的實(shí)際意義。
　　(5)在Matlab/Simulink仿真軟件和實(shí)驗(yàn)室中分別搭建了含分布式電源的微電網(wǎng)系統(tǒng)的數(shù)字仿真模型及物理實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，針對(duì)相關(guān)的理論分析及所提出的控制策略進(jìn)行了較為充分和細(xì)致的驗(yàn)證，表明所