【摘 要】
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太阳能等清洁能源发出的电能大多通过逆变器等电力电子设备接入电网,这些电力电子设备不同于传统同步发电机,缺乏应有的惯性、阻尼等。虚拟同步发电机(Virtual Synchronous Generator,VSG)技术使逆变器具备虚拟转动惯量及阻尼,从而模拟同步发电机运行。VSG在实际运行中一方面要面临光伏侧的频繁波动,另一方面要应对电网电压不平衡和含谐波等非理想工况。因此研究非理想条件下虚拟同步发电
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太阳能等清洁能源发出的电能大多通过逆变器等电力电子设备接入电网,这些电力电子设备不同于传统同步发电机,缺乏应有的惯性、阻尼等。虚拟同步发电机(Virtual Synchronous Generator,VSG)技术使逆变器具备虚拟转动惯量及阻尼,从而模拟同步发电机运行。VSG在实际运行中一方面要面临光伏侧的频繁波动,另一方面要应对电网电压不平衡和含谐波等非理想工况。因此研究非理想条件下虚拟同步发电机并网控制策略是十分必要的。基于此,本文研究内容如下:(1)为应对光伏侧波动时VSG存在的运行稳定及调频能力有限问题,提出一种考虑光伏侧波动状态下的有功备用式VSG控制策略。设计附加最低源端电压限制的控制策略,防止光伏发电系统因光伏源端输出功率不足而造成直流端电压降低到非稳区域;同时提出在系统最大功率点计算备用工作点的有功备用式控制方法,从而进一步增强光伏发电系统为负荷端或参与调频需求提供功率支撑的能力。最后,通过仿真和实验验证了所提控制策略的正确性和有效性。(2)为应对电网电压出现不平衡时VSG并网输出电流畸变和功率波动的问题,提出一种同时考虑多种指标下的改进VSG综合协调控制策略。在利用VSG平衡电流控制得到正序参考电流的基础上,提出将电流平衡、有功恒定和无功恒定3种目标对应的负序参考电流表达式实现统一整合,从而设计综合波动函数表达式,通过对综合波动函数的推导及讨论分析,实现VSG在兼顾3种目标满足并网要求的前提下综合波动最小。最后,通过仿真和实验验证了所提控制策略的正确性和有效性。(3)为应对电网电压存在谐波时VSG并网电流产生同次谐波的问题,提出一种基于电网电压全前馈的改进VSG控制策略。设计一种基于改进的双二次广义积分的电感电流参考值算法,从而减小谐波含量对获取电感电流参考值的影响。另外,利用惯性积分环节近似替代电网电压全前馈控制算法中的微分运算环节,从而消除微分环节可能会引入的其他次谐波,并选择合适电流调节器实现电流跟踪和谐波抑制。最后,通过仿真和实验验证了所提控制策略的正确性和有效性。该论文有图64幅,表6个,参考文献90篇。
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