基于虛擬同步機控制的微網(wǎng)逆變器關鍵技術研究.pdf

1、微網(wǎng)系統(tǒng)在新能源的接入和消納方面發(fā)揮著極大的優(yōu)勢，是今后智能電網(wǎng)的主要發(fā)展方向之一，受到廣泛的關注。逆變器對微網(wǎng)的穩(wěn)定運行起到關鍵性的作用，而它的大規(guī)模接入?yún)s對電力系統(tǒng)運行產(chǎn)生了不可忽視的影響。虛擬同步機控制技術能夠模擬同步發(fā)電機的慣性、阻尼和調頻調壓特性，將逆變器虛擬成同步發(fā)電機，不僅能夠保障微網(wǎng)的穩(wěn)定運行，更可以實現(xiàn)與電網(wǎng)良好的兼容，降低新能源接入帶來的不穩(wěn)定影響。因此，研究基于虛擬同步機技術控制的微網(wǎng)逆變器關鍵技術對于維持電網(wǎng)穩(wěn)定

2、運行具有重大的意義。
　　本文參照同步發(fā)電機的運行特性分析了虛擬同步機控制的相關理論，構建出有功-頻率控制器和無功-電壓控制器的基礎結構。通過建立逆變器模擬虛擬同步機的數(shù)學模型，分析虛擬同步機與同步發(fā)電機的外特性和功角特性一致性，說明了利用虛擬同步機控制微網(wǎng)逆變器運行的可行性。
　　為提高虛擬同步機控制系統(tǒng)的性能，本文對虛擬同步機的控制系統(tǒng)進行了優(yōu)化設計，提出了一種關鍵參數(shù)可協(xié)調優(yōu)化的功率控制器，能夠避免反復試湊參數(shù)達到系統(tǒng)

3、最優(yōu)性能的過程。通過在控制器結構中引入變量，將虛擬同步機的虛擬慣性參數(shù)、阻尼系數(shù)以及下垂系數(shù)等同步特性指標與控制器相關變量建立直接關系，實現(xiàn)將同步機特性引入到逆變器中的目的，并給出了具體設計方法。在實際操作中，根據(jù)系統(tǒng)的性能要求，可以參考同等容量的同步發(fā)電機來設定虛擬同步機特性指標，實現(xiàn)對控制器的優(yōu)化設計。該方法不僅能夠快速地建立參數(shù)間的關系進而方便計算，并且能夠提高系統(tǒng)運行的靜態(tài)性能和動態(tài)性能。
　　虛擬同步機控制微網(wǎng)系統(tǒng)在孤島

4、模式運行時，不僅需要向所帶負荷提供功率支撐，還必須維持系統(tǒng)輸出電壓頻率和幅值的穩(wěn)定。本文采用協(xié)調優(yōu)化控制器方案，探究了虛擬同步機在孤島運行時的頻率和電壓穩(wěn)定性，并實現(xiàn)了逆變器并聯(lián)情況下的功率分配。
　　虛擬同步機控制微網(wǎng)系統(tǒng)并網(wǎng)運行時，需要按照指令向電網(wǎng)輸送功率，參與電網(wǎng)調節(jié)，為電網(wǎng)頻率和電壓的穩(wěn)定提供支撐。為了減少并網(wǎng)的瞬時沖擊電流，本文設計了一種基于協(xié)調優(yōu)化控制器的預同步并網(wǎng)控制器，給出了預同步并網(wǎng)的具體步驟，能夠調節(jié)虛擬同步