【摘 要】
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近年来随着人口的增长,能源的消耗呈指数式的增长,不仅导致煤炭、原油和天然气等常规能源的枯竭,也对环境造成了很大污染。为了减小这些影响,世界各国纷纷开发可再生能源来代替传统能源以支持电气化和运输等领域,而大多数可再生能源都是通过微电网实现。微电网可以在系统发生故障时将自身与大电网隔离,从而实现为用户不间断供电。然而风能和光伏等可调度能源通常受到气候和气象条件的影响给分布式能源的整合带来了间歇性的发电
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近年来随着人口的增长,能源的消耗呈指数式的增长,不仅导致煤炭、原油和天然气等常规能源的枯竭,也对环境造成了很大污染。为了减小这些影响,世界各国纷纷开发可再生能源来代替传统能源以支持电气化和运输等领域,而大多数可再生能源都是通过微电网实现。微电网可以在系统发生故障时将自身与大电网隔离,从而实现为用户不间断供电。然而风能和光伏等可调度能源通常受到气候和气象条件的影响给分布式能源的整合带来了间歇性的发电问题。另外,在分布式能源渗透率较低的情况下,分布式能源可通过就地消纳来满足负荷快速增长的需求,但随着分布式发电单元占比不断增加,造成系统中的惯性不足,使得电力系统安全稳定运行面临着重大的挑战。因此,具有类似传统同步发电机特性的虚拟同步发电机（Virtual Synchronous Generator,VSG）技术被广泛应用。本文基于VSG逆变器为研究对象,介绍了三种传统微电网逆变器控制方式:V/F、PQ及Droop控制的方法和原理,并介绍了VSG控制方式的基本原理。针对常规的VSG控制策略采用固定的惯量和阻尼参数可能会在外界受扰动时导致频率超调和振荡等问题,提出一种基于转动惯量和阻尼系数交叉控制的灵活自适应控制策略,有效减小了系统的暂态过程。此外,在VSG单机运行的基础上,针对负荷需求增大时单机系统无法满足系统运行的要求,建立了多VSG并联运行模型。并针对传统逆变器控制策略功率均分存在误差及环流等问题,提出了一种动态虚拟阻抗控制策略,实现了分布式电源间的精确无功匹配,有效抑制了环流。同时设计了一种基于分布式协同控制的电压和频率二次调节的控制器,恢复因下垂动作及虚拟阻抗的增加而降低的电压及频率。有效地改善了电能质量,并验证了控制策略的有效性。
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