摘要
随着对可再生能源的开发利用，微网的研究得到了蓬勃的发展。为了实现孤岛下的平稳运行与友好并网，给用户输送较高质量的电能，对接口逆变器的底层控制与逆变器之间的协调控制策略的研究很有意义。基于多时间尺度的微网分层控制兼具了集中控制和分散控制的优点，是一种当前被研究最多的微网管理策略。本文以微网为研究对象，提出了一种分层控制的拓扑，并设计了底层与第二层的控制策略，保证了微网的稳定与高效运行。 首先对微网的整体拓扑进行构建，多台采用VSG(Virtual Synchronous Generator,VSG)控制与PQ控制的逆变器并联在交流微网上，通过开关与电网相连，可以实现孤岛与并网状态的两种工作模式。对微网LCL型并网逆变器进行建模，并以下垂控制为例，分析了微网中逆变器的多时间尺度特性，并给出微网逆变器整体的分层控制结构框架，为后文的研究奠定基础。 其次设计了接口逆变器的第一层控制。研究了VSG控制策略，在微网下垂控制的基础上，引入同步发电机的机械与电磁方程以及输出阻抗方程，并设计有功调频与无功调压控制，以及电压电流双环控制，仿真验证证明VSG可以在孤岛与并网条件下运行。研究了PQ型并网逆变器的控制策略，采用电压电流双环控制，外环采用PI控制稳定直流母线电压，内环采用H∞重复控制跟踪参考电流，仿真证明PQ逆变器可以稳定母线电压，可以抵御一定程度的电压跌落，当电流参考值有附加信号时可以实现精确跟踪。 再次研究了多台逆变器之间的功率均分问题，设计了VSG逆变器的频率与电压的二次控制和转动惯量自适应控制，最后在微网逆变器分层控制的框架下，设计了多台VSG并联的协调控制策略。仿真证明所提出的控制策略达到了预期效果。 最后对于VSG与单台PQ逆变器并联且并网运行的简单微网设计了基于CPT理论的负载电流补偿控制策略，将该结果扩展到具有多台非线性与不平衡负载与多台PQ逆变器的微网中，在微网分层控制框架下设计了集中控制的CPT负载电流补偿控制策略，仿真证明所设计的负载电流补偿控制能有效的提高微网PCC点电能质量。
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