智能微型電網(wǎng)系統(tǒng)孤島模式中逆變器并聯(lián)控制技術(shù)的研究.pdf

1、在微型電網(wǎng)孤島模式中，采用多臺電壓源型逆變器并聯(lián)可以使微型電網(wǎng)具有更好的冗余性、穩(wěn)定性和可靠性，但是各臺逆變器輸出電壓之間的微小差異會在并聯(lián)系統(tǒng)中產(chǎn)生環(huán)流，引發(fā)逆變器輸出的有功功率和無功功率不平衡，嚴(yán)重時會導(dǎo)致逆變器過載甚至并聯(lián)系統(tǒng)的崩潰。
　　因此，如何根據(jù)微型電網(wǎng)中每一個逆變器單元的功率容量，精確的實(shí)現(xiàn)按任意比例均分用戶負(fù)載功率，并且有效的抑制系統(tǒng)內(nèi)部的環(huán)流，避免任何一個單元因?yàn)檫^載或者過流受到損害，對于智能微型電網(wǎng)的能量管理

2、系統(tǒng)的設(shè)計來說是一個很大的挑戰(zhàn)。
　　有鑒于此，本文將工作重點(diǎn)放在微型電網(wǎng)孤島模式中逆變器并聯(lián)系統(tǒng)控制技術(shù)的研究，通過對多臺電壓源型逆變器并聯(lián)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)建模分析，設(shè)計一套行之有效的控制系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)智能微型電網(wǎng)能量管理系統(tǒng)在孤島模式中的設(shè)計需求。
　　首先，本文簡要介紹了智能微型電網(wǎng)的定義，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，運(yùn)行模式和控制系統(tǒng)，并對電力電子技術(shù)在智能微型電網(wǎng)中的應(yīng)用以及智能微型電網(wǎng)中逆變器的工作模式進(jìn)行了探討。在此基礎(chǔ)之上，本文對傳統(tǒng)

3、的逆變器并聯(lián)控制技術(shù)進(jìn)行了分析和總結(jié)，提出了結(jié)合有線并聯(lián)和無線并聯(lián)二者優(yōu)勢的改進(jìn)方向。
　　其次，本文對多臺電壓源型逆變器并聯(lián)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)學(xué)建模分析，提出了多臺電壓源型逆變器按照任意比例分擔(dān)負(fù)載功率情況下逆變器并聯(lián)系統(tǒng)的統(tǒng)一數(shù)學(xué)模型。隨后通過對并聯(lián)系統(tǒng)中連線阻抗的優(yōu)化設(shè)計，本文提出了優(yōu)化的多臺電壓源型逆變器并聯(lián)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，包括優(yōu)化并聯(lián)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)模型，優(yōu)化并聯(lián)系統(tǒng)的環(huán)流數(shù)學(xué)模型，優(yōu)化并聯(lián)系統(tǒng)的環(huán)流小信號模型。同時，本文還對優(yōu)化的逆

4、變器并聯(lián)系統(tǒng)的動態(tài)特性進(jìn)行了研究。
　　第三，在優(yōu)化的逆變器并聯(lián)系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型基礎(chǔ)上，本文從以下幾方面對逆變器連線阻抗進(jìn)行了分析，包括:(1)逆變器連線阻抗對并聯(lián)系統(tǒng)環(huán)流的影響;(2)逆變器連線阻抗對交流母線電能質(zhì)量的影響;(3)逆交器連線阻抗對并聯(lián)系統(tǒng)功率損耗的影響。隨后，本文基于以上分析，對優(yōu)化的并聯(lián)系統(tǒng)中逆變器連線阻抗參數(shù)的設(shè)計原則進(jìn)行了總結(jié)。
　　第四，在優(yōu)化的逆交器并聯(lián)系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型基礎(chǔ)上，本文提出了逆變器并聯(lián)系統(tǒng)的環(huán)

5、流功率數(shù)學(xué)模型，描述了在多臺電壓源逆變器并聯(lián)系統(tǒng)中按照任意比例均分負(fù)載功率時環(huán)流功率與各臺逆變器輸出電壓幅值差和相位差的數(shù)學(xué)函數(shù)關(guān)系。
　　在環(huán)流功率數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，本文對傳統(tǒng)下垂法抑制環(huán)流的機(jī)制建立了數(shù)學(xué)模型，并對傳統(tǒng)下垂法的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)進(jìn)行了總結(jié)。隨后針對傳統(tǒng)下垂法的缺點(diǎn)，本文提出了一種基于環(huán)流功率的并聯(lián)控制策略（ω-Pcir和V-Qcir控制），并對其進(jìn)行數(shù)學(xué)建模分析，從理論上驗(yàn)證了改進(jìn)并聯(lián)控制策略的優(yōu)勢。
　　第五，

6、本文結(jié)合有線并聯(lián)的優(yōu)勢，以及智能微型電網(wǎng)的應(yīng)用背景，尤其是根據(jù)并網(wǎng)/孤島模式切換過程的設(shè)計需求，對改進(jìn)的并聯(lián)控制策略進(jìn)行修正，提出了一種應(yīng)用于智能微型電網(wǎng)孤島模式的包括穩(wěn)態(tài)電壓控制器和并網(wǎng)前再同步控制器在內(nèi)的控制策略。
　　第六，根據(jù)本文的理論研究成果和設(shè)計的控制策略，對微型電網(wǎng)孤島模式中逆變器控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方案進(jìn)行了細(xì)化分析，隨后對微型電網(wǎng)中逆變器單元的離散控制系統(tǒng)和功率電路涉及的參數(shù)進(jìn)行分析和設(shè)計。在此設(shè)計過程中，本文針對傳統(tǒng)

7、功率算法的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了分析，提出了一種基于p-q瞬時功率理論的改進(jìn)功率算法。
　　最后，本文通過仿真和實(shí)驗(yàn)對本文提出的研究成果進(jìn)行了驗(yàn)證:(1)通過PLECS仿真平臺對優(yōu)化的多臺電壓源型逆變器并聯(lián)系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型，環(huán)流功率數(shù)學(xué)模型，改進(jìn)的并聯(lián)控制策略以及微型電網(wǎng)孤島模式控制系統(tǒng)進(jìn)行仿真驗(yàn)證;(2)搭建了三臺單相逆變器樣機(jī)，組建逆變器并聯(lián)系統(tǒng)，用于模擬微型電網(wǎng)的孤島運(yùn)行模式，對本文設(shè)計的控制系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。
　　根據(jù)PLECS軟