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微电网逆变电源控制策略的研究

作　者: 张文波
导　师: 王玉斌
学　校: 山东大学
专　业: 电力电子与电力传动
关键词: 微电网 虚拟同步发电机 逆变电源 孤岛运行 下垂控制
分类号: TM727
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


由于超高压、集中式、远距离的大电网供电模式在电能质量、可靠性、经济性、安全性及灵活性方面存在问题,使可再生能源为主的分布式发电技术得以发展。随着传统主要能源的日益减少,太阳能、风能、热能等清洁、环保的可再生能源的开发和利用越来越受到重视。利用这些新能源转化为电能与电网并网发电技术是目前研究的关键。将微源与负荷连接在一块,形成可控的、能并网运行和孤岛运行的小电网称为微电网。微电网代表着电力系统新的发展方向,正在成为当前的研究热点。本文首先介绍了微电网的研究背景及意义,微电网的技术概念和国内外微电网的发展状况。接着分析了微电网的运行要求和控制策略,分别介绍了微电网的PQ控制法、下垂控制和倒下垂控制,分析了他们各自控制的优缺点,并在此基础上采用了一种新的控制方法即基于虚拟同步发电机思想的控制策略,最后对微电源逆变器进行了主电路设计。而后建立了虚拟同步发电机模型,重点设计了功频控制器和电压控制器。通过MATLAB/Simulink仿真实验表明,采用虚拟同步发电机机电暂态算法和调节系统建立的虚拟同步发电机能够模拟实际的同步发电机的输出特性,具有良好的稳态,动态调节性能,能很好的适应微电网的运行要求。最后设计了虚拟同步发电机微电源系统的电路结构和控制系统,选用了TMS320F2808芯片作为该系统的主控制器,给出了微电源系统的控制框架,对控制系统进行了硬件电路和软件设计本文主要研究了微电网逆变电源的控制策略,利用基于虚拟同步发电机思想提出了一种新型微电网逆变电源,即虚拟同步发电机逆变电源。分析并建立了虚拟同步发电机逆变器的模型,通过仿真试验,结果表明由该逆变电源组成的微电网既能连接大电网运行,又能实现孤岛运行时频率的无差控制。

全文目录


摘要  10-11
ABSTRACT  11-13
符号说明  13-15
第1章 绪论  15-24
  1.1 微电网的研究背景及意义  15-16
  1.2 微电网的技术概念  16-20
    1.2.1 微电网的基本结构  16-17
    1.2.2 微电源系统  17-20
  1.3 微电网的研究及发展现状  20-22
    1.3.1 国内外微电网的研究现状  20-21
    1.3.2 微电网中的关键技术和问题  21-22
  1.4 本文的主要工作  22-24
第2章 微电网的运行分析及控制策略  24-42
  2.1 微电网的运行要求  24-25
  2.2 微电网控制技术  25-34
    2.2.1 微电网运行分析  25-26
    2.2.2 微电源的并联分析及功率特性  26-29
    2.2.3 微电网控制方法  29-34
  2.3 微电源逆变器主电路控制设计  34-41
    2.3.1 正弦波脉宽调制技术  35-36
    2.3.2 逆变器主电路设计  36-41
  2.4 本章小结  41-42
第3章 基于虚拟同步发电机微电源的控制与仿真  42-61
  3.1 虚拟同步发电机的数学模型  42-43
  3.2 虚拟同步发电机逆变器的原理  43-46
    3.2.1 虚拟同步发电机逆变器的基本结构  43-44
    3.2.2 虚拟同步发电机逆变器的模型分析  44-46
  3.3 虚拟同步发电机逆变器的控制设计  46-56
    3.3.1 虚拟同步发电机的控制系统  46
    3.3.2 虚拟同步发电机功频调节器的设计  46-51
    3.3.3 虚拟同步发电机电压调节器的设计  51-56
  3.4 虚拟同步发电机逆变器的总体控制  56-57
  3.5 虚拟同步发电机逆变器的仿真  57-60
    3.5.1 虚拟同步发电机逆变器单独运行  57-59
    3.5.2 虚拟同步发电机逆变器组网运行  59-60
  3.6 本章小结  60-61
第4章 虚拟同步发电机微电源的软硬件设计  61-79
  4.1 虚拟同步发电机微电源的电路结构  61-62
  4.2 控制系统的总体设计  62-65
    4.2.1 TMS320F2808芯片的介绍  62-64
    4.2.2 微电源系统控制框架  64-65
  4.3 控制系统的硬件电路设计  65-72
    4.3.1 开关管驱动电路设计  65-66
    4.3.2 ADC模块电路设计  66-68
    4.3.3 DSP电源设计  68-69
    4.3.4 过压保护电路  69-70
    4.3.5 过流保护电路  70-71
    4.3.6 CAN通讯接口电路设计  71-72
  4.4 系统软件设计  72-78
    4.4.1 主程序设计  72-73
    4.4.2 周期中断程序设计  73-74
    4.4.3 SPWM软件设计  74-76
    4.4.4 数字PI算法控制设计  76-78
  4.5 本章小结  78-79
第5章 总结与展望  79-81
  5.1 主要内容总结  79
  5.2 进一步工作  79-81
参考文献  81-84
致谢  84-85
学位论文评阅及答辩情况表  85

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 输配电工程、电力网及电力系统 > 输配电技术 > 电力网
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