基于虛擬同步發(fā)電機的光伏逆變技術(shù)研究.pdf

1、能源是支撐人類社會生存和發(fā)展的基本元素，隨著社會和經(jīng)濟的發(fā)展，人們對常規(guī)能源的開采利用越來越多，不僅造成了全球的能源危機，更嚴重的污染了生存環(huán)境。近年來，各國政府都先后投入新能源的開發(fā)研究，其中太陽能具有可再生、可持續(xù)、易獲得、無污染、無噪聲、安全清潔等優(yōu)點，得到人們青睞，其發(fā)電規(guī)模和裝機容量逐年增高。隨著光伏發(fā)電規(guī)模和并網(wǎng)容量的增加，光伏模塊對用戶和電力系統(tǒng)的影響也越來越嚴重，對逆變器的技術(shù)要求也越來越高。常規(guī)的逆變器因為電子器件反應(yīng)

2、速度快，沒有慣性作用，在光照條件急劇變化及負載波動時會對用戶和電網(wǎng)造成危害，而且功率調(diào)節(jié)性能差，不能同時提供孤網(wǎng)系統(tǒng)穩(wěn)定的頻率及電壓支撐。為改善逆變器接口特性，解決以上問題，本文采用虛擬同步發(fā)電機（VSG）控制策略，使得光伏發(fā)電單元模仿同步發(fā)電機工作。該控制策略不僅能夠保持孤網(wǎng)運行時電壓和頻率的穩(wěn)定，還可以參與并聯(lián)電網(wǎng)性能的調(diào)節(jié)，滿足了光伏發(fā)電在這兩種模式下的可靠運行。
　　文章首先介紹了光伏發(fā)電的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀及未來前景，明確了

3、課題研究的重要意義。根據(jù)光伏系統(tǒng)不同的運行模式，介紹了相應(yīng)的結(jié)構(gòu)分類，在對比幾種常見的逆變器控制方法優(yōu)缺點的基礎(chǔ)上，引入了虛擬同步發(fā)電機控制技術(shù)，并根據(jù)同步發(fā)電機的二階方程對控制策略進行了建模分析，模擬同步發(fā)電機調(diào)速器和勵磁調(diào)節(jié)器設(shè)計了功頻控制單元和勵磁控制單元。
　　其次，根據(jù)光伏發(fā)電結(jié)構(gòu)，在MATLAB/simulink軟件中搭建了系統(tǒng)仿真模型。首先驗證了儲能單元對光伏發(fā)電輸出功率的平抑作用；接著分別進行了虛擬同步發(fā)電機特性仿

4、真，包括功頻調(diào)節(jié)特性、勵磁調(diào)節(jié)特性、功角特性及引入轉(zhuǎn)動慣量的作用仿真；最后進行了光伏發(fā)電并網(wǎng)運行和兩臺虛擬同步發(fā)電機并聯(lián)運行仿真，實驗中電網(wǎng)和光伏發(fā)電單元可以共同承擔(dān)負載功率，兩臺虛擬同步發(fā)電機按照自身容量和調(diào)差系數(shù)自動分配負荷變化，仿真效果較好。
　　最后，以主控芯片DSP320F2812和功率器件IPM為主控單元，設(shè)計了實驗主電路和控制電路結(jié)構(gòu)，完成了實驗硬件平臺的搭建；設(shè)計了主程序流程和各功能子程序流程結(jié)構(gòu)，編寫了基于CCS