【摘 要】
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如今,化石能源逐渐枯竭,越来越多的国家开始关注可再生能源。在分布式发电中,以可再生能源为主体的能源形式得到了应用。开发利用可再生能源的政策是许多国家能源战略的重要组成部分。通过电力电子变换技术,能够将可再生能源产生的电能,变换为符合标准的电能。但是以可再生能源为主体的分布式发电单元没有旋转部件,输出电能的惯性几乎可以忽略。这会导致扰动出现时,由大量可再生能源组成的微电网系统的频率和功率发生震荡。针
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如今,化石能源逐渐枯竭,越来越多的国家开始关注可再生能源。在分布式发电中,以可再生能源为主体的能源形式得到了应用。开发利用可再生能源的政策是许多国家能源战略的重要组成部分。通过电力电子变换技术,能够将可再生能源产生的电能,变换为符合标准的电能。但是以可再生能源为主体的分布式发电单元没有旋转部件,输出电能的惯性几乎可以忽略。这会导致扰动出现时,由大量可再生能源组成的微电网系统的频率和功率发生震荡。针对上述问题,为了提高电网的电能质量,本文在控制策略中使用虚拟同步机（Virt-ual synchronous generator,VSG）技术,向电网提供阻尼和惯性。研究了通过反馈线性化对虚拟同步机励磁部分进行磁链补偿的控制方法和基于虚拟同步机微电网系统的非线性控制策略,同时结合多智能体模型和一致性算法,对微电网中多个虚拟同步机协调控制策略进行了研究。本文主要工作内容如下:1.首先介绍了三相电压型逆变器的数学模型,通过对虚拟同步机的机械部分和电气部分进行建模,提出虚拟同步机的整体控制策略。对所提虚拟同步机模型进行仿真实验,验证了虚拟同步机能够提高输出电能惯性和阻尼。2.设计了一种基于反馈线性化对虚拟同步机励磁部分进行磁链补偿的控制策略。首先通过引入低通滤波,获得虚拟同步机的三阶状态方程得到系统的非线性动态模型,再通过线性化方法,简化控制器的设计。通过仿真,验证了所提策略在并网和离网过程中能够保持系统稳定性的能力,并分析了线性二次型调节器（Linear quadratic regulato-r,LQR）对系统的影响。3.研究了基于精确反馈线性化的虚拟同步机非线性控制策略。首先建立虚拟同步机大信号非线性动力学模型。接着利用反馈线性化把大信号模型转换为二阶线性系统,并结合LQR方法设计了对电压具有跟踪能力的二次电压控制器。通过仿真验证了在负载发生变化时,系统能够保持稳定。最后通过与PI控制进行对比,证明了所提控制策略具有较强的鲁棒性。4.利用分布式通信网络,结合多智能体模型和一致性算法,对微电网中的多虚拟同步机协调控制策略进行了研究。首先介绍了多智能体系统,描述了考虑分布式通信的多虚拟同步机微电网模型。接着通过反馈线性化技术结合LQR,设计了含有虚拟同步机的智能微电网分布式控制器,并通过建立李亚普诺夫函数,证明了被控系统闭环稳定。最后,通过仿真验证在此分布式控制策略下,负载发生变化系统能够保持电压和频率稳定的能力。
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