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基于虛擬同步發(fā)電機控制的T型三電平并網(wǎng)逆變器

獨愛72H ? 來源:電氣新科技 ? 作者:電氣新科技 ? 2019-12-12 17:09 ? 次閱讀
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(文章來源:電氣科技

隨著社會的發(fā)展,能源減少及環(huán)境污染問題越來越引起人們的關(guān)注。傳統(tǒng)化石能源已經(jīng)不能滿足人們的需要,以清潔能源為主要能源的分布式發(fā)電受到了前所未有的重視。大部分分布式能源需要通過逆變器并入電網(wǎng),由此可見逆變器在清潔能源應(yīng)用中的核心地位。

與傳統(tǒng)電網(wǎng)中的同步發(fā)電機相比,逆變器容量更小、響應(yīng)速度更快、控制更靈活,但是幾乎沒有轉(zhuǎn)動慣性和阻尼分量,無法參與電網(wǎng)調(diào)節(jié),不能為穩(wěn)定性較差的微電網(wǎng)提供必要的電壓和頻率以及阻尼作用。就逆變器而言,常見的控制策略有基于dq坐標(biāo)系解耦控制和下垂控制。解耦控制主要應(yīng)用在并網(wǎng)逆變器控制中,其優(yōu)點在于能實現(xiàn)有功和無功的解耦控制,但采用解耦控制時,逆變器沒有阻尼分量和轉(zhuǎn)動慣性,且不容易實現(xiàn)離網(wǎng)運行。

下垂控制主要用于離網(wǎng)逆變器的控制,其在功率分配中取得良好效果,但在并網(wǎng)模式下,利用其模擬出的發(fā)電機下垂特性,可能會帶來較大的暫態(tài)電流沖擊,且其為系統(tǒng)提供慣性和阻尼以支撐電網(wǎng)的能力難有定論。

目前已有不少學(xué)者對虛擬同步發(fā)電機(virtual synchronous generator, VSG)技術(shù)開展了深入研究。有學(xué)者首次提出虛擬同步發(fā)電機的概念,通過模擬同步發(fā)電機(synchronous generator, SG)的外部特性來達(dá)到控制逆變器輸出電流的目的,其實質(zhì)是將逆變器視作受控電流源,此種控制策略不能運行在孤島或離網(wǎng)模式。

這些研究內(nèi)容主要集中在兩電平逆變器VSG控制策略本身,而在拓展VSG應(yīng)用范圍上的研究很少。作為一種應(yīng)用在電力系統(tǒng)中的電力電子裝置,VSG在借鑒SG的同時,還應(yīng)盡可能地發(fā)揮電力電子裝置的優(yōu)勢,比如從兩電平電路應(yīng)用到三電平電路中,相比于傳統(tǒng)的兩電平電路而言,它輸出波形更接近正弦波,所含諧波分量低,而且相比于二極管鉗位型(I型)三電平,所需功率器件更少,開關(guān)損耗更低,并網(wǎng)質(zhì)量更高。

本文首先分析T型三電平并網(wǎng)逆變器的工作特點,再分析VSG控制的原理;然后提出基于VSG的T型三電平并網(wǎng)逆變器控制策略,將VSG控制策略應(yīng)用到T型三電平逆變器中,更大程度地發(fā)揮電力電子裝置的優(yōu)勢和儲能裝置的作用;最后搭建基于VSG控制的T型三電平并網(wǎng)逆變器Matlab/ Simulink仿真模型。

仿真結(jié)果表明,采用VSG控制策略的T型三電平逆變器,既具有一定的慣性,同時還能保留T型三電平逆變器的優(yōu)點。為解決可再生能源大規(guī)模并網(wǎng)對電網(wǎng)帶來的沖擊問題,本文通過分析VSG控制方法,針對性地將其應(yīng)用在T型三電平并網(wǎng)逆變器上,并通過仿真驗證了所采用的控制策略能夠很好地改善頻率響應(yīng)特性和有功功率響應(yīng)特性。
(責(zé)任編輯:fqj)

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