基于虛擬同步發(fā)電機(jī)的光伏交網(wǎng)發(fā)電控制研究.pdf

1、光伏發(fā)電具有發(fā)電過(guò)程簡(jiǎn)單,不消耗燃料,無(wú)噪聲、無(wú)污染等眾多優(yōu)點(diǎn),因此,光伏并網(wǎng)發(fā)電成為最有發(fā)展前景的新能源發(fā)電之一,其規(guī)?？焖侔l(fā)展,并網(wǎng)容量越來(lái)越大。然而,光伏發(fā)電受環(huán)境影響很大,當(dāng)光照劇烈變化時(shí),光伏系統(tǒng)輸出功率波動(dòng)較大,會(huì)給電網(wǎng)的規(guī)劃、運(yùn)行和調(diào)度造成困難,同時(shí),電力系統(tǒng)中頻率和電壓的波動(dòng)也會(huì)影響光伏并網(wǎng)發(fā)電運(yùn)行,這無(wú)疑制約了光伏并網(wǎng)發(fā)電的大規(guī)模發(fā)展。針對(duì)以上問(wèn)題,本文提出了一種基于虛擬同步發(fā)電機(jī)(VirtualSynchronous

2、 Generator,VSG)思想的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu),并設(shè)計(jì)了系統(tǒng)的控制策略,使得光伏發(fā)電向電網(wǎng)輸送的功率平滑,并對(duì)大電網(wǎng)體現(xiàn)同步發(fā)電機(jī)的特性,根據(jù)負(fù)荷的波動(dòng),調(diào)節(jié)自身輸出功率,維持系統(tǒng)頻率與電壓穩(wěn)定,有效提高了光伏并網(wǎng)發(fā)電性能。
　　 本研究主要內(nèi)容包括：首先,介紹了光伏并網(wǎng)發(fā)電的結(jié)構(gòu),包括BOOST變換器以及DC/AC逆變器；接著介紹了系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)所采用的控制策略,包括最大功率跟蹤控制(MaximumPower Poin

3、t Tracking,MPPT)和逆變器矢量控制。最后給出了模型的仿真分析。其次,重點(diǎn)詳細(xì)介紹了所設(shè)計(jì)的虛擬同步發(fā)電機(jī)光伏并網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、虛擬同步發(fā)電機(jī)的系統(tǒng)控制實(shí)現(xiàn)原理、虛擬同步發(fā)電機(jī)本體的建模及仿真實(shí)現(xiàn)方法,接著通過(guò)深入分析電力系統(tǒng)中有功功率平衡和頻率的關(guān)系、無(wú)功功率平衡和電壓的關(guān)系,引出了虛擬同步發(fā)電機(jī)功頻控制器和勵(lì)磁控制器的原理與設(shè)計(jì)方法。再次,采用MATLAB/SIMULINK仿真軟件搭建了系統(tǒng)模型,通過(guò)仿真驗(yàn)證了虛擬同步發(fā)電機(jī)

4、的外下垂特性；通過(guò)和下垂控制策略的對(duì)比仿真驗(yàn)證了轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的作用；接著驗(yàn)證了虛擬同步發(fā)電機(jī)的并網(wǎng)特性,包括對(duì)光伏發(fā)電的功率平抑作用以及體現(xiàn)同步發(fā)電機(jī)特性的調(diào)頻調(diào)壓、維持系統(tǒng)穩(wěn)定性的作用。本文對(duì)每個(gè)仿真算例結(jié)果都給出了詳細(xì)的分析。最后,對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,搭建了采用虛擬同步發(fā)電機(jī)控制策略的逆變電源實(shí)驗(yàn)平臺(tái),對(duì)硬件電路及軟件設(shè)計(jì)做出詳細(xì)介紹。實(shí)驗(yàn)結(jié)果體現(xiàn)了虛擬同步發(fā)電機(jī)的輸出特性以及轉(zhuǎn)動(dòng)慣量對(duì)系統(tǒng)響應(yīng)的影響,驗(yàn)證了所提出控制策略的正確性和