基于逆变器控制的微电网控制方法研究与设计

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随着社会对于能源的依赖程度越来越高,传统的化石能源也随着人类生产生活的应用不断减少,分布式能源将会是未来能源替代的最优选择。但是由于分布式能源输出功率的不稳定,导致大电网电力系统的架构不能很好的接纳这种发电方式。储能装置的广泛应用改变了分布式能源的并网方式。与此同时,微电网系统的概念也发展起来。由微电源、储能装置、逆变器以及用电负荷组成的微电网系统既可以与大电网系统并网运行,也可以与大电网系统脱离而孤岛运行。微电网系统在运行工况改变的过程中,为了保证微电网系统运行的安全与稳定,需要有一种可靠的控制方法。本文首先研究了微电网的基本知识,包括微电网的概念、研究应用以及主要组成部分,如太阳能光伏发电、储能装置以及逆变器等单元。首先,给出了微电源逆变器的三相电压源型逆变器电路拓扑,并推导出其在dq旋转坐标系下的数学模型。其次,对当前市场中常见的储能装置进行分类的分析,并对比了不同储能装置的工作原理及特点,分析了储能装置在微电网系统不同运行模式下发挥的功能。由于光伏电池在实际生活中的应用广泛,所以对光伏电池进行建模和仿真,分析了最大功率点跟踪技术在太阳能光伏发电系统中的重要作用。然后,研究了恒功率PQ控制,恒压恒频V/f控制和Droop下垂控制等传统的的逆变器控制方法。最后,针对分布式发电系统中逆变器在微电网系统不同的运行状态下需要采取不同的控制模式的问题,提出了一种多环的微电源逆变器控制方法,并在Matlab/Simulink仿真软件中,设计了控制器的仿真模块。通过搭建的微电网系统模型,对实际应用中微电网可能遇到的不同情况进行仿真分析,验证了这种控制方法在控制性能上的可靠性与稳定性。综上,本文在Matlab/Simulink仿真软件中搭建微电网系统模型,通过对逆变器的控制电路的设计,实现了微电网系统在不同运行工况下系统内各电气参数的稳定,从而保证了微电网系统的可靠运行,对微电网系统的发展有很大的帮助。
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