基于虚拟惯量的微电网不平衡电压控制研究

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随着传统能源供需矛盾的不断加重以及新能源发电技术的日臻完善,以可控微电网供电结构进行功率消纳和稳态平衡调节的能源利用系统正逐步扮演着越来越重要的角色。而在现阶段微电网的运行表现上来看,如何维护系统线路电压三相稳定、提高功率供需平衡调控的能力则成为了微电网运行控制技术的关键问题。本篇论文从微电网的组成结构入手,介绍了系统内各单元的工作原理和主要作用功能并重点阐述了目前应用最为广泛的带虚拟惯量特征的分布式发电控制策略,强调了该种控制方法的调节优势。随后基于对未来微电网发展规模的预测,分析了系统由于扩容程度的差异导致三相线路运行电压不平衡工作的影响危害。并结合理论模型推导,详细证明了在不平衡电压运行情况下,带惯量调控特性的分布式发电方式在功率恒定输出以及平衡电流调节上的不可兼顾性,由此为解决上述控制问题,本文提出了基于单相惯量调节的不平衡电压控制方法,在既保留同步发电机惯性调控原理的同时,又开发了单相逆变器的作用功能,在充分利用三相四桥臂逆变器的结构特点上将三相整体不平衡电压的控制问题转化为各单相线路之间的独立调节方式,规避了因负序分量存在引起的功率倍频波动和电流失衡问题,构建了单相线路上功率与电压的调节关系,实现了三相设备属性在单相维度上的应用,从而提高了微电网系统整体的运行鲁棒性。此外该控制策略在结构设计中,考虑到单一逆变器调节容量的限制,因此在调控环节中加入了自适应补偿调节器,用以提高各单相线路并联逆变器之间协同稳定调节的能力,保障了线路中高质量电压的长时间有效供应。最后在MATLAB/SIMULINK软件中搭建了微电网的整体仿真模型,验证了在三相电压不平衡运行条件下,本文所提基于虚拟惯量的单相线路独立电压控制策略的正确性和有效性。
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