摘要
由于光伏等分布式电源在电网中的利用越来越普遍，同步发电机作为传统发电方式具备惯性阻尼特征，而传统控制方法的逆变器却不具备此特性导致电网欠缺惯量阻尼特性，电力系统的运行稳定性无法得到有效的保障。虚拟同步发电机(VirtualSynchronousGenerator，VSG)概念为了更好地提高电力系统的抗干扰能力而被学术界的学者提出，在保留逆变器其原有的灵活性以及速度优势下，增强系统的稳定性和抗干扰能力。它已经成为了微电网领域内最热门最受关注的研究方向之一。 本文构建了基于虚拟同步发电机的光伏微电网系统的整体方案，并建造光伏电池的数学模型，为了可以充分利用光伏电池的能量对其输出特性进行分析。介绍了传统的最大功率点跟踪(MaximumPowerPointTracking，MPPT)方法以及优弊端，基于传统控制追踪速度慢，追踪区间大等问题提出了一种改进的扰动观察法，设计了系统LCL滤波器。并从虚拟同步发电机技术在光伏微电网系统中的应用和改进角度展开研究，详细分析了虚拟同步发电机控制以及其控制结构。为了分析关键参数对虚拟同步发电机的影响建立了VSG单机并网小信号模型，针对传统转动惯量自适应控制策略无法有效抑制系统振荡等问题，提出了VSG多参数协同自适应控制策略。针对虚拟同步发电机并离网切换问题，采用了基于SRF-PLL的无缝切换并离网控制策略，实现了虚拟同步发电机的无缝平滑切换，从而减少瞬态电流对微电网造成的冲击。 构建基于虚拟同步发电机的光伏微电网系统仿真模型，验证了改进的扰动观察法的动态性能；将本文所提控制策略应用至光伏微电网系统中并与常规VSG控制策略以及传统VSG转动惯量自适应控制策略进行对比，结果表明本文所提控制策略在稳态情况和暂态情况下，面对外界负荷扰动时的稳定性以及抗干扰效果最好；对基于SRF-PLL的无缝切换控制策略进行验证，结果表明可以平滑的实现并离网模式切换，并且不会对微电网系统造成冲击。对实验平台的硬件部分以及代码生成部分进行了相应的设计，并对搭建好的实验平台进行离网以及并网实验验证，通过实验验证了本文对实验平台设计的合理性。
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