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分布式微网电力系统中多逆变电源的并网控制研究

鞠洪新  
【摘要】:本文是在教育部科学研究重大项目“分布式能源系统理论与关键技术研究”(No.306004)的资助下完成的,论文主要任务是研究开发适用于分布式发电系统的并联型逆变电源。 采用多种能源并联组成的分布式发电系统,是大力发展可再生能源,提高供电电源可靠性,扩大供电系统容量的重要途径。分布式能源系统的供电可以由多种能源经电力变换组网形成,其各供电单元具有分散性,且均并接于交流电网母线上。对于小型的分布式发电系统,其供电单元一般为并联型逆变电源,逆变电源的并联方式有多种,而无互联线的逆变电源并联方式,则特别适合于并网逆变电源分散的分布式发电系统。理想的分布式发电系统包括并联的逆变电源模块、输出线路阻抗、交流总线以及接在交流总线上的负载。其中逆变电源是整个分布式发电系统的核心,它负责将分布式能源通过逆变、均流等技术变换为电能并实现系统的并联组网运行。 论文从逆变电源无线并联系统的主电路拓扑、输出特性与功率控制以及逆变电压合成与跟踪等方面展开研究,详细全面地阐述了系统的控制思想。不仅对逆变电源的并联控制策略进行了数字建模和仿真,而且采用DSP主控芯片,设计开发了一套无线并联型逆变电源实验样机,经测试取得良好实验效果。全文的工作主要体现在以下几个方面: 1.利用单相逆变电源主电路模型,对单相逆变系统开环以及闭环特性进行分析,具体设计了适合工程应用的逆变电压瞬时双闭环调节控制器;并提出并联逆变单元输出滤波电感参数的工程设计方法和原则。 2.针对逆变电源无线并联系统在启动时的预同步问题,提出一种自适应预同步控制方案;系统采用无相差数字锁相技术,锁定输出电压的相位和频率,有效地提高了系统的抗干扰能力。 3.依据下垂并联控制的数学模型,对并联系统的功率下垂特性、功率解耦控制思想以及输出功率性能等方面进行了详细的分析和讨论,并佐以波特图阐述了功率控制环中各控制变量对于系统性能的影响,为系统的优化设计提供参考依据。 4.通过分析下垂并联理论的控制局限性,提出基于电感电流反馈控制的虚拟阻抗自校正并联方案。该方案采用调整并联单元等效输出阻抗的策略,使系统实现了对输出有功功率、无功功率和谐波功率的良好控制。 5.针对常规无互联线并联系统的输出负载频率特性,采用有功功率动态变系数下垂法,来消除系统稳态输出频率误差,并在理论分析基础上,成功完成了仿真实验。 6.建立单相逆变电源无线并联控制系统的MATLAB仿真模型,并通过仿真实验对其进


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1 鞠洪新;分布式微网电力系统中多逆变电源的并网控制研究[D];合肥工业大学;2006年
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