基于分布式发电系统多逆变器控制策略研究

传统的集中式大电网供电系统供电模式单一,集中且不灵活,而分布式发电系统供电模式多样、分散且高度灵活。因此,分布式发电系统成为了电力工业的研究热点和发展方向。作为大电网与分布式发电单元之间的关键部件逆变器,逆变器保证输出的电压和电流满足并网要求和负荷需求,使得开展逆变器及其控制策略的研究具有学术意义和实用价值。本文以分布式发电系统逆变器为研究对象,对基于分布式发电系统并网与孤岛运行模式之间的无缝切换控制和多逆变器并联运行时环流抑制问题展开研究。首先,研究了基于永磁风力发电机组、光伏发电和储能蓄电池电源的发电控制策略,并进行了仿真研究,仿真结果表明各个发电单元的输出特性符合理论分析。研究了分布式发电系统中的逆变器的控制策略,建立了基于下垂控制、PQ控制、V/f控制和虚拟同步发电机控制(VSG)的控制器模型,为多逆变器协调控制奠定理论基础。其次,针对分布式发电系统并网与孤岛运行模式下的逆变器控制问题,提出了基于PQ+PQ、V/f+PQ和VSG+PQ的主从控制策略并进行仿真对比分析,仿真结果表明:孤岛运行时,基于VSG+PQ的主从控制相对于V/f+PQ能建立更加稳定的系统电压和频率以及功率的平衡。针对运行模式切换时的暂态冲击问题,提出了基于VSG的无缝切换控制策略,实现了分布式发电系统孤岛与并网运行模式之间的无缝切换,保证了系统的稳定运行。针对多逆变器并联运行时输出特性不一致引起的环流问题,通过引入虚拟阻抗平衡了不同逆变器不对称的输出特性,减小了等效输出阻抗差异,进而实现了逆变器并联均流。在MATLAB/Simulink环境下建立相应的系统仿真模型,仿真结果表明所提出的基于运行模式之间的无缝切换和多逆变器之间的环流抑制的控制策略的有效性和可行性。