光储微网孤岛模式下的虚拟同步发电机组网控制策略

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1、学校代码10530学号201510171764分类号TM464密级公开硕士学位论文光储微网孤岛模式下的虚拟同步发电机组网控制策略学位申请人廖凯指导教师陈才学副教授学院名称信息工程学院学科专业电气工程（科学型）研究方向电力电子与电力传动二○一八年六月六日Grid-formingControlStrategyofVirtualSynchronousGeneratorunderisolatedMicrogridwithPhotovotaicandStorageSystemCandidateLiaoKaiSupervisorChenCaixueCollegeCollegeofInformat

2、ionEngineeringProgramElectricalEngineeringSpecializationPowerelectronicsandpowertransmissionUniversityXiangtanUniversityDegreeEngineeringMasterDateJune6th2018摘要微网以能源供给绿色多样、低碳环保、高效可靠、满足不同用户的多种电力需求为目标，是传统电网向未来智能电网过渡的时代产物。但随着微网中分布式能源的渗透率不断提高，其借助传统控制算法的无惯性逆变器并网会影响微网的稳定运行。虚拟同步发电机(virtualsynchronousg

3、enerator,VSG)具有惯性和阻尼特性，能改善逆变器的无惯性特征。本文以光储微网环境下的逆变器为研究对象，研究其用VSG控制的组网控制策略，主要的研究内容如下：(1)针对负载扰动下VSG控制策略能减小输出电压、频率偏差，并不能消除频率和电压偏差情况，提出集中式控制的二次调频调压方法。首先利用实时采样的交流母线电压、频率与额定交流母线电压、频率作差，通过PI调节后获得频率、电压调节量，并按照容量比分配给各VSG的有功频率和无功电压控制器，实现频率和电压的无差补偿；其次，考虑到VSG并联运行的预同步问题，提出基于消除电压偏差模值和的预同步方法。通过将电压偏差模值和经PI调节后作为频

4、率补偿量加入到有功频率控制器来完成相位跟踪，实现VSG间的快速同步，减小VSG直接并入微网所带来的有功、无功冲击。(2)针对VSG转动惯量在不同工况下需准确辨识问题，本文提出VSG的转动惯量模糊控制方法。首先介绍模糊控制的原理，分析转动惯量对VSG有功和频率的影响；在此基础上，考虑有功振荡及频率响应曲线的优化问题，设计转动惯量模糊控制器，实现转动惯量对不同工况下实时跟踪，避免VSG并入微网时的有功振荡，提高频率抵御负载扰动和光伏出力波动的能力。本文在Matlab/Simulink环境下搭建包含一套光伏和两套储能的光储微网仿真系统。仿真实验结果表明：(1)二次调频调压方法能实现负荷波动

5、下频率和电压的恢复，实现无差补偿；(2)并联预同步方法能在不影响原系统稳定运行的情况下，实现VSG间的快速预同步，减小VSG直接并入微网的有功、无功冲击；(3)转动惯量模糊控制下避免VSG并入时的有功振荡，减缓负载扰动和光伏出力波动时的频率变化速度，加快扰动后的频率恢复速度。关键词：微网，虚拟同步发电机，二次调频调压，预同步，转动惯量模糊控制IIIAbstractMicrogridisaproductofthetransitionfromtraditionalpowergridstosmartgridsofthefuturewiththegoalofprovidingdiverseg

6、reenenergysources,low-carbonenvironmentalprotection,highefficiencyandreliability,andmeetingthediversepowerneedsofdifferentusers.However,withthecontinuousincreaseofthepenetrationrateofdistributedenergyinthemicrogrid,theinertialessinvertersconnectedbythetraditionalcontrolalgorithmwillaffectthesta

7、bleoperationofthemicrogrid.Thevirtualsynchronousgenerator(VSG)hasinertiaanddampingcharacteristicsandcanimprovetheinertialesscharacteristicsoftheinverter.Thisarticletakestheinverterinthemicrogridwithphotovotaicandstoragesystemasthe