多虛擬同步發(fā)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行時(shí)的環(huán)流抑制和功率分配問題研究.pdf

1、分布式發(fā)電技術(shù)有利于新能源和可再生能源的大規(guī)模應(yīng)用，能夠很好解決當(dāng)前的能源危機(jī)和環(huán)境污染等問題。分布式電源一般使用電力電子元件組成的逆變器進(jìn)行控制，其響應(yīng)速度快，而且傳統(tǒng)逆變器控制策略很難實(shí)現(xiàn)大電網(wǎng)具有的慣性和阻尼特性。因而，分布式電源大量接入大電網(wǎng)，大大降低了電力系統(tǒng)穩(wěn)定性。虛擬同步發(fā)電機(jī)（Virtual Synchronous Generator，VSG）控制算法能夠?qū)⒛孀兤髂M成同步發(fā)電機(jī)（Synchronous Generato

2、r，SG），不僅能夠?yàn)殡娏ο到y(tǒng)提供頻率和電壓支撐，還能提供相應(yīng)的慣性和阻尼特性，使電網(wǎng)穩(wěn)定性得到極大提高。分布式電源一般容量相對較小，而電力系統(tǒng)有大容量的需求，因而使用分布式電源并聯(lián)運(yùn)行系統(tǒng)來擴(kuò)大容量。本文主要研究了多虛擬同步發(fā)電機(jī)在并聯(lián)運(yùn)行時(shí)的環(huán)流抑制和功率分配問題，以及在微電網(wǎng)孤島運(yùn)行模式下多臺(tái)虛擬同步發(fā)電機(jī)的功率分配問題。
　　首先，從單臺(tái)逆變器控制的角度，歸納總結(jié)了常見的逆變器控制算法，選擇了性能良好的 VSG算法作為逆變

3、器控制算法。詳細(xì)分析了VSG數(shù)學(xué)模型及其控制原理，設(shè)計(jì)出了相應(yīng)的勵(lì)磁單元控制器和調(diào)頻單元控制器。利用MATLAB/Simulink搭建了VSG單機(jī)仿真模型，并對其調(diào)頻調(diào)壓的特性、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量對系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)的影響進(jìn)行了驗(yàn)證。
　　其次，在多虛擬同步發(fā)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行環(huán)境下，研究了環(huán)流抑制問題和功率分配問題。詳細(xì)分析了并聯(lián)系統(tǒng)的環(huán)流產(chǎn)生機(jī)理；提出了基于VSG虛擬阻抗的電壓閉環(huán)控制策略，利用VSG算法中的虛擬阻抗來模擬硬件大電感，不僅能達(dá)到有效

4、抑制環(huán)流的作用，而且可以將逆變器控制成像SG一樣具有大感性輸出阻抗特性；利用MATLAB/Simulink搭建了兩臺(tái)容量相同的VSG并聯(lián)系統(tǒng)仿真模型，驗(yàn)證了所述環(huán)流抑制策略。詳細(xì)分析了并聯(lián)系統(tǒng)每臺(tái) VSG的傳輸功率特性；提出了多VSG并聯(lián)運(yùn)行時(shí)的功率分配控制策略，能實(shí)現(xiàn)多VSG在并聯(lián)運(yùn)行時(shí)按照其額定容量分配功率，而且在系統(tǒng)負(fù)荷變化時(shí)，VSG算法中的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量能起到減緩頻率變化，抑制功率波動(dòng)的作用；利用 MATLAB/Simulink搭建了

5、兩臺(tái)容量不同的 VSG并聯(lián)系統(tǒng)仿真模型，驗(yàn)證了所述功率分配策略。
　　最后，將本文提出的多虛擬同步發(fā)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行時(shí)的功率分配策略的應(yīng)用環(huán)境拓展到微電網(wǎng)孤島運(yùn)行模式下，驗(yàn)證了本文提出的功率分配策略也適用于微網(wǎng)環(huán)境。本文在充分考慮我國電力系統(tǒng)特點(diǎn)的情況下，借鑒相關(guān)論文，選取了微電網(wǎng)算例系統(tǒng)。基于選取的微網(wǎng)算例系統(tǒng)，利用MATLAB/Simulink搭建了接入微網(wǎng)的多臺(tái)VSG孤島運(yùn)行仿真模型，驗(yàn)證了本文提出的功率分配策略也適用于微網(wǎng)環(huán)境