【摘 要】
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随着经济和社会的飞速发展,我国每年的能源消费总量增长越来越快,这带来了严重的能源短缺和环境污染问题。由此,大量以逆变器为并网接口的可再生能源发电装置被接入电网,然而
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随着经济和社会的飞速发展,我国每年的能源消费总量增长越来越快,这带来了严重的能源短缺和环境污染问题。由此,大量以逆变器为并网接口的可再生能源发电装置被接入电网,然而电力电子装置固有的低惯量、欠阻尼特性严重影响了可再生能源发电的并网渗透率。在此背景下,本文以单相逆变器为例研究了其虚拟同步发电机的控制策略,分析了虚拟同步发电机的小信号建模与控制参数设计,介绍了虚拟同步发电机改进型功率解耦控制策略,最后给出了一套主动预同步控制算法。本文首先基于同步发电机的运行和控制原理,分析了逆变器的虚拟同步发电机控制算法的构造方法,进一步论证了其转动惯量对于电力系统频率稳定性的重要意义。然后在考虑到数字控制计算和PWM实现导致的延时及输出电压与电感电流的耦合后,介绍了底层双环控制中准比例谐振控制器的参数设计方法。接着重点讨论了虚拟同步发电机小信号模型的建立,并基于此模型对虚拟同步发电机孤岛运行和并网运行时的工作特性进行了分析,最后给出了其功率环路控制参数的设计方法。针对所提出的虚拟同步发电机控制算法,分析了其在并网运行时有功功率和无功功率控制存在的耦合问题,并提出了一套虚拟同步发电机改进型功率解耦控制算法抑制了并网逆变器在进行功率调度时出现的不必要功率振荡。最后为了减少并网时刻的冲击电流,实现虚拟同步发电机的平滑并网,基于基本闭环锁相环的工作原理设计了一套虚拟同步发电机的主动预同步控制策略,使虚拟同步发电机在并网前可以主动调节自身输出电压跟踪电网电压,从而实现快速有效的平滑切换过程。
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