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[学位]

微电网并网变换器控制策略的研究

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Author:

冯啸天 (冯啸天.)

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Abstract:

为了缓解大电网投资大、抗灾能力弱、污染严重的问题,微电网作为分布式电源的有效载体,越来越受到各国的重视。微电网与大电网之间的相互切换,以双馈式风力发电机为代表的大型分布式电源能够呈现出高效并网运行的特性,这些都依靠微电网并网变换器控制策略的支撑。本文研究的微电网并网变换器控制策略主要包括恒压源并网逆变器控制策略、基于柔性直流输电技术的双馈式风力发电机输电系统变换器控制策略、模块化多电平变换器控制策略,以达到提升微电网电能质量水平的目的,并保障微电网安全运行。
本文所做的具体工作如下:
1)研究微电网恒压源并网逆变器的典型控制策略,包括主从和对等两种基本控制方式。而经过分析发现主从控制中从源过于依赖于主源,对等控制则牺牲了微电网内频率和电压的稳定性。本文从改进传统恒压源并网逆变器控制方法的角度出发,使用Digsilent仿真软件对微电网与大电网之间平滑切换特性进行了验证,验证表明改进的策略能够承受单个微源离网与并网之间切换的影响,有效地提高了微电网的安全可靠性。
2)风力发电系统是微电网的重要组成部分之一,本文对基于柔性直流输电技术的海上双馈式风力发电机变换器系统及其输电系统进行了研究。同时详细阐述了其变换器系统的数学模型和控制策略,使用Digsilent仿真软件搭建了整个系统的仿真模型并加以验证,其结果进一步表明该变换器系统及其输电系统可行且稳定。
3)当微电网内一些分布式电源的输出电压和功率等级较高时,此时并网变换器通常采用模块化多电平拓扑,且需要采用合适的控制策略来保证系统安全可靠运行。本文以子系统半H桥的电容电压为研究对象并进行分级控制研究。研究中使用载波移相方法对每个半H桥进行调制,以确保在子系统半H桥电容电压稳定的基础上将交流侧电压的总谐波畸变率降到最低。利用Simulink仿真软件搭建了单端柔性直流输电系统,确保了本文中所提控制策略具有一定实际意义。通过调节指令电流的方向,验证了该系统功率双向传输的准确性。
4)最后,本文在模块化多电平变换器仿真的基础上设计了底层功率模块,并测量验证了功率模块的MOSFET管的延迟和驱动延迟均在ns级别,符合实际工程操作中的相关要求,充分证明此功率模块的可利用性;并在控制板上完成了

AD采样实验和软件锁相实验,为以后控制算法的实现提供了精准的电网角频率和相位值。

Keyword:

并网变换器 底层功率模块 模块化多电平拓扑 双馈式风力发电机

Author Community:

  • [ 1 ] 西安交通大学电子与信息工程学院

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Basic Info :

Degree: 工学硕士

Mentor: 张爱民

Year: 2015

Language: Chinese

Cited Count:

WoS CC Cited Count: 0

30 Days PV: 8

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