基于虚拟同步控制的微网逆变器运行特性研究

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1、学校代号10532学号S12092006分类号TM76密级公开硕士学位论文基于虚拟同步控制的微网逆变器运行特性研究学位申请人姓名彭斌培养单位电气与信息工程学院导师姓名及职称沈征教授学科专业电气工程研究方向微网运行与控制论文提交日期2015年4月19日学校代号：10532学号：S12092006密级：公开湖南大学硕士学位论文基于虚拟同步控制的微网逆变器运行特性研究学位申请人姓名：彭斌导师姓名及职称：沈征教授培养单位：电气与信息工程学院专业名称：电气工程论文提交日期：2015年4月19日论文答辩日期：2015年5月10日答辩委员

2、会主席：罗安教授ResearchofOperationCharacteristicsofMicrogridInverterbasedonVirtualSynchronizationControlByPengBinB.E.(GuangxiUniversity)2011AthesissubmittedinpartialsatisfactionoftherequirementsforthedegreeofMasterofEngineeringinElectricalEngineeringintheGraduateschoolofH

3、unanUniversitySupervisorProfessorJohnShenApril,2015湖南大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研巧成果。除了文中特别加标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡。献的个人和集体，均己在文中明确方式标明本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名；為日期；ｙ咬年ｆ月；／日跨学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、

4、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南大学可［＾｜将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可１＾采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于１．□。保密，在年解密后适用本授权书２．不保密囚。＂＂（请在＾＾＾上相应方框内打＾）作者签名：＾日期：八咬年月日导师签名■；日期声５月？日／基于虚拟同步控制的微网逆变器运行特性研究摘要资源紧缺、环境问题、电网安全性和可靠性要求的多重

5、压力下，传统的电力生产和传输正在逐渐发生改变，在利用可再生资源的基础上，分布式发电正快速渗透到电网系统。近年来，分布式发电以其能源利用率高、输配电损耗小、可靠性高、污染小等优点受到了广泛的关注。为了减小分布式能源的接入对主电网产生的不利影响，最大限度地发挥其优势，同时更好地促进大规模分布式发电的整合与应用，提出了微网的概念。大多数分布式电源以逆变器作为接口与主网相连，作为微网中基本的电力电子接口，对其进行合理有效的控制直接影响着微网的安全稳定运行。虚拟同步控制技术的发展以及在分布式发电控制上的良好表现，近几年受到广泛关注。本

6、文涉及的研究内容主要包括：（1）从同步发电机的数学模型入手，分析了虚拟同步控制策略的控制原理；再结合同步发电机的下垂特性，推导了虚拟同步控制的有功/频率、无功/电压两个控制环的实现过程。在此基础上，构建了虚拟同步控制策略的小信号模型，并在PSCAD/EMTDC搭建了该控制方法的微网模型，得到的输出相角响应与MATLAB小扰动模型进行比较，两者的一致性验证了所建小信号模型的正确性。（2）微网需要运行在并网、孤岛模式，并在两种模式切换。先详细分析了虚拟阻抗方式并网方法的实现过程，以及从并网切换到孤岛模式的运行特性，实现了基于虚拟

7、同步控制的微网运行模式的无缝切换。针对该方法无法带负荷并网的问题，提出了一种无冲击带负载并网方法，且无需单独复杂的同步单元。该方法将输出电压参考相角作为dq旋转坐标的基准角，电网电压在旋转坐标系下得到q轴上的分量，通过PI闭环控制环节获得逆变器参考角频率的补偿量，从而实现与电网同步。PSCAD/EMTDC仿真结果验证了所提出控制策略的正确性和有效性。（3）当电网电压发生对称跌落时，根据跌落的幅度，改变虚拟同步控制方式及调整输出功率的参考值，来实现微网的低电压穿越功能，并输出无功功率以支撑电网电压的恢复。当发生不对称故障时，根

8、据对称分量法提取正、负分量，加入负序电流抑制环节，从而保证逆变器输出预设功率值。同样PSCAD/EMTDC仿真结果验证所提出控制方法的有效性。（4）介绍了微网逆变器实验平台的软件、硬件的设计与实现。通过对所搭建的实验样机进行测试，从实验结果可以看出，在保证对负载供电的前提下，逆变器输出电压