微网逆变电源的组网控制策略研究

微网作为一种新的分布式能源组织形式，能够有效整合分布式发电的优势并减弱其对大电网的不利影响，已经成为分布式能源利用领域的一个重要的研究方向。本文重点研究微网内逆变电源的组网控制策略，建立了逆变电源的虚拟同步发电机算法和相应的控制器，使得微网逆变电源能够有效地模拟同步发电机在组网运行上的优良特性并能够方便的借鉴电力系统中的电压和频率控制结构，本文的主要内容有： （1）深入了解了微网的概念、产生的背景、研究现状以及关键技术； （2）归纳总结了常见的微网逆变电源控制策略，分析对比了逆变器和同步发电机的特性，提出了虚拟同步发电机控制策略及其基本原理； （3）阐述了虚拟同步发电机主电路及其数学模型，根据同步发电机的数学模型，深入的研究了虚拟同步发电机算法及其实现，并分析了等效输出阻抗以及转动惯量等关键参数的影响； （4）借鉴电力系统同步发电机调速器和励磁控制器的基本原理，设计了虚拟同步发电机的调速器和励磁调节器，提出了一种带无功功率调度接口的励磁调节器，研究了虚拟同步发电机联网运行时的恒功率PQ控制策略，并设计了预并列控制策略； （5）借鉴了电力系统分层控制思想，设计了微网分层控制结构及微网孤岛运行时的频率和电压分层控制策略，侧重研究了一次调频、二次调频、一次电压控制和二次电压控制的原理、调节过程、具体实现和功率分配问题，提出了一种补偿线路压降的无功功率精确分配方法； （6）在MATLAB/Simulink仿真环境下仿真分析了虚拟同步发电机独立带载输出特性、重要参数影响以及微网孤岛运行时的频率和电压分层控制策略，验证了算法和所提控制策略的有效性。