微电网中并网逆变器控制研究

为了充分发挥分布式电源的作用,可将若干分布式电源、储能系统和负载等连接在一起,构成微电网(Microgrid)。微电网中如何对各并网逆变器进行协调控制,保证系统稳定、高效运行是需解决的关键问题之一,也是本文研究的重点。 本文中,将并网逆变器控制分为底层电压控制和上层功率控制,功率控制完成微电网中各分布式电源的功率分配,底层电压控制根据上层给定的电压指令完成相应的电压输出。 本文首先分别对带有LC滤波器和LCL滤波器的并网逆变器主电路进行了分析,并设计了滤波器参数。为了简化控制系统,本文采用了静止坐标系下的控制方案,避免了正、负序旋转坐标变换。本文基于复系数传递函数建模与设计方法,研究了并网逆变器的电压电流双闭环控制,以及新型正、负序基波信号提取器的设计。该方法可以实现并网逆变器在平衡及不平衡条件下的输出电压控制。本文在Matlab/Simulink环境下建立了并网逆变器电压控制系统的仿真模型,分析并验证了所设计控制器的工作性能。 其次,借鉴大电网同步发电机频率电压控制方法,对常规的下垂曲线法进行了修正,设计了并网逆变器的有功-频率和无功-电压控制器。建立了功率控制系统的小信号模型,分析了微电网系统的稳定性,以确定控制器参数的可行性范围。通过单机孤立/并网、双机孤立/并网等不同运行条件下的仿真计算,对上述功率控制方法进行了验证。 搭建了小功率实验样机,对并网逆变器的电压控制以及单机孤立/并网条件下的功率控制进行了实验验证。