具有电压调节特性的逆变器控制策略研究

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1、分类号TM464密级公开单位代号10256学号15103103硕士学位论文DissertationforMaster’sDegree具有电压调节特性的逆变器控制策略研究学位申请人：高家元指导教师：屈克庆副教授学科专业：电气工程电力电子与电力传动学位类别：工学硕士所属院系：电气工程学院2018年5月分类号TM464密级公开单位代号10256学号15103103上海电力学院硕士学位论文具有电压调节特性的逆变器控制策略研究学位申请人：高家元指导教师：屈克庆副教授学科专业：电气工程电力电子与电力传动学位类别：工学硕士论文定稿日期：2018年5月11日摘要具有电压调节特

2、性的逆变器控制策略研究摘要随着能源危机以及环境污染的不断加剧，利用新能源发电的分布式发电技术得到了快速迅猛发展，也使得分布式发电在传统电力系统中的渗透率不断提高。而逆变器作为新能源发电与电网之间的接口设备，其安全稳定运行对新能源与电网之间的功率交互起着至关重要的作用。逆变器控制性能的好坏将直接影响到整个分布式发电系统的供电质量，因此研究控制结构合理、运行方式灵活的逆变器控制策略是极其重要的。为了提高逆变器运行的灵活性和经济性，本文提出一种具有电压调节特性的逆变器控制策略。该控制策略将逆变器等效为受控电压源与可控输出阻抗串联的形式，其中受控电压源的幅值可以通过控

3、制环中轴压调节器的调压轴进行线性调节，受控电压源输出相位可以通过控制环中轴压调节器的调频轴进行线性调节，并且轴压调节器中的调压轴和调频轴相互之间没有耦合，可以实现分开独立控制，提高了逆变器运行的灵活性。同时逆变器的等效输出阻抗只与逆变器控制环参数和电网侧滤波电感有关，可以通过合理的参数设计来控制逆变器等效输出阻抗的相关特性及数值大小，为实现逆变器输出的有功功率、无功功率之间的解耦提供了可能。本文对所提逆变器控制策略进行了数学分析与公式推导，建立了逆变器的戴维宁等效电路。在此基础上对逆变器的功率传输特性进行了数学分析与仿真验证；对逆变器输出电流含有直流分量的原因

4、进行了详细的数学分析与公式推导，并提出了一种直流偏移补偿控制策略，用以消除直流分量注入电网给系统带来的不利影响；同时将该直流偏移补偿控制策略推广到电流控制型并网逆变器的直流分量消除；在以上分析的基础上，结合逆变器控制策略的特点，提出一种PQ控制策略，并完成了功率环的小信号建模与控制器参数整定；该功率控制策略结合下垂控制特性，使逆变器具备了一次调压调频特性，能够为电网的安全稳定运行提供有效的支撑作用。本文在进行理论分析的同时也给出了相关软件仿真和硬件实验，验证了理论分析的正确性以及所提控制策略的有效性。关键词：逆变器，轴压调节，直流分量消除，PQ控制，小信号模型

5、，一次调压调频IABSTRACTRESEARCHONINVERTERCONTROLSTRATEGYWITHVOLTAGEREGULATIONCHARACTERISTICABSTRACTWiththeenergycrisisandthecontinuousincreaseofenvironmentalpollution,distributedgenerationtechnologyusingnewenergytogeneratepowerhasbeenrapidlydevelopedrapidly,andthepenetrationofdistributedge

6、nerationintraditionalpowersystemshasbeencontinuouslyincreased.Astheinterfacebetweennewenergygenerationandpowergrid,inverter'ssafeandstableoperationplaysacrucialroleinthepowerinteractionbetweennewenergyandpowergrid.Theperformanceoftheinverterwilldirectlyaffectthepowerqualityofthewhol

7、edistributedgenerationsystem.Therefore,itisveryimportanttostudytheinvertercontrolstrategywithreasonablecontrolstructureandflexibleoperationmode.Inordertoimprovetheflexibilityandeconomyofinverteroperation,aninvertercontrolstrategywithvoltageregulationisproposedinthispaper.Thecontrols

8、trategyequatesthein