【摘 要】
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伴随着新能源技术的发展,微网系统作为分布式电源接入电网的重要形式,其渗透率不断提高。微网系统的核心部件微网逆变器,是系统与电网的接口,但由于电力电子装置缺乏惯性支撑和阻尼作用的固有特点,严重影响了并网的安全性和稳定性。在此背景下,虚拟同步发电机(Virtual Synchronous Generator,VSG)控制策略被提出。该策略通过模拟同步发电机的惯性和调压调频特性,使微网系统具备电压和频率
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伴随着新能源技术的发展,微网系统作为分布式电源接入电网的重要形式,其渗透率不断提高。微网系统的核心部件微网逆变器,是系统与电网的接口,但由于电力电子装置缺乏惯性支撑和阻尼作用的固有特点,严重影响了并网的安全性和稳定性。在此背景下,虚拟同步发电机(Virtual Synchronous Generator,VSG)控制策略被提出。该策略通过模拟同步发电机的惯性和调压调频特性,使微网系统具备电压和频率的支撑能力,提高了并网的可靠性。本文以三相电压型逆变器的VSG控制作为研究对象,首先,基于对同步发电机模型的分析,给出了VSG控制算法的实现机理。并引入VSG动态向量模型,定性分析各参数与系统稳定性以及动态性能的关系,给出VSG关键参数的设计方案。建立三相逆变器数学模型,对VSG底层控制进行设计,并通过根轨迹法确定相关参数取值的可行域。通过仿真验证了VSG控制参数设计的正确性。其次,对于VSG输出有功、无功间的耦合问题,建立VSG小信号模型并分析耦合原理。介绍了一种基于对角阵补偿矩阵的解耦策略,实现VSG功率的静态解耦。针对该策略存在解耦性能受系统运行状态影响的弊端,给出了一种基于功角估算的优化方案,并通过仿真验证了相关控制的有效性。再次,对于VSG运行控制的研究,主要围绕离/并网无缝切换策略和多功能VSG控制策略两个方面展开。其中,在无缝切换技术的研究中,介绍了一种基于虚拟功率的变系数预同步策略,极大的简化了预同步过程。在对多功能VSG控制的研究中,介绍了一种基于半周期滑窗迭代DFT(Discrete Fourier Transform)的谐波检测方法,并与快速重复控制相结合,实现对本地非线性负载的补偿,扩展了VSG的功能,提高了VSG的适应性。通过仿真平台进行相关验证。最后,设计并搭建了VSG实验平台,分别对VSG控制策略、无缝切换技术、谐波检测方案和多功能VSG运行控制进行实验验证。
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