摘要
微电网通过将分布式电源进行整合，充分利用分布式发电的优势，使清洁能源得到了大规模的开发利用。分布式电源借助接口逆变器向电网或负荷输送电能。由于微电网系统存在惯性弱、阻尼小的特点，其运行状况容易受到微源运行特性、控制方式及负荷特性的影响，从而导致电能质量问题日益突出，使微电网系统无法安全可靠的运行。逆变器是微电网系统的重要组成部分，如何在已有的系统结构基础上，对逆变器的控制策略进行改进以提升微电网的电能质量，这已经成为新能源发电系统研究的热点。本文以微电网逆变器控制策略为研究对象，针对微电网运行中出现的电压和频率偏差以及功率分配不均衡问题，将虚拟同步发电机控制(VirtualSynchronousGenerator,VSG)作为逆变器的初级控制策略，然后对其进行改进，以达到改善电能质量的目的。 首先，本文对VSG控制的基本原理和数学模型进行分析。对同步发电机的数学模型及电磁特性进行剖析，并将逆变器电路和同步发电机的拓扑结构进行对比，得到两者之间的对应关系。通过将同步发电机的机电方程引入到逆变器的控制中，建立VSG的二阶数学模型，从而使逆变器获得同步发电机的本体特性。 其次，针对微电网运行时出现的电压和频率偏差问题，提出了基于模糊二次控制的VSG控制策略。在该控制策略中，VSG控制作为微电网逆变器的初级控制，属于有差控制，所以在逆变器的控制系统中加入模糊二次控制，对系统的电压和频率偏差进行补偿。在微电网孤岛运行时，确保系统的电压和频率能够精确跟踪额定值，从而使电压和频率满足系统运行的要求；在模式切换时，保证微电网与公共电网之间实现同步，进而微电网完成并网。利用Matlab/Simulink搭建仿真模型，将所提出的策略与传统的VSG策略、基于PI二次控制的VSG策略进行对比，来验证所提方法的有效性。 最后，针对线路阻抗不匹配引起的无功功率无法按照容量比进行精确分配的问题，对基于模糊二次控制的VSG控制策略进行相应的改进，通过引入自适应虚拟阻抗模块，以实现逆变器间无功功率的精确分配。该方法通过对并联逆变器系统的输出功率特性以及功率均衡分配的条件进行分析，在VSG控制中引入自适应虚拟阻抗模块来补偿线路阻抗的失配，以保证并联逆变器之间的无功功率能按照容量比进行精确分配。同时通过模糊二次控制对自适应虚拟阻抗引起的电压降进行补偿，从而改善PCC点的电压质量。在Matlab/simulink中进行仿真，通过在不同工况下对加入自适应虚拟阻抗前后的仿真结果进行对比，验证该方法的合理性和有效性。
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