分布式 VSC 动态虚拟阻抗优化并联策略研究-电气工程专业论文.docx

Classified Index: TM464 U.D.C: 621.3 Dissertation for the Master Degree in Engineering RESEARCH ON DYNAMIC VIRTUAL IMPEDANCE OPTIMIZED PARALLEL SCHEME FOR DISTRIBUTED VSC Candidate： Liang Liang Supervisor： Asso. Prof. He Junping Academic Degree Applied for： Master of Engineering Speciality： Electrical Engineering Affiliation： Shenzhen Graduate School Date of Defence： June, 2011 Degree-Conferring-Institution： Harbin Institute of Technology 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文 - - I - 摘要多逆变器并联技术是分布式发电系统（DGS）的关键技术之一，很多分布 式能源（DER）将通过逆变装置并接到交流母线上，为负载提供电能。在各种 逆变器并联控制方式中，电压源逆变(VSC)并联方式不仅负责功率输出，同时 摘 要 能够维持母线侧电压幅值、频率的稳定，并具有一定冗余性。因此本文基于无 互联通信线下垂算法，提出新的优化控制策略，可实现自动均流、对等控制、 满足逆变器在并网及孤岛模式下平滑切换的功能。从以下方面体现工作成果： 首先，对传统下垂算法中有功-频率，无功-幅值控制关系提出改进，按有 功-幅值，无功-频率关系解耦，更能满足低压系统中分布式发电的线路阻抗要 求。根据双闭环控制器系统模型，从瞬时性与精度两个方面研究对比电流采样 点选择不同位置时，控制器跟踪给定电压的能力。为了进一步满足解耦控制关 系，引入虚拟阻抗的调节方法，将输出电压以虚拟电压源及输出电流表达式表 示，改变输出线路阻抗对象特性，并结合前馈算法对虚拟压降进行补偿。 其次，本文重点针对虚拟阻抗及下垂算法提出改进方案，在静态虚拟阻抗 参数的优化基础上，提出新型动态虚拟阻抗技术，通过检测下垂电压及电流, 在线调节虚拟阻抗反馈系数，达到限制负载压降在合理范围内变化的同时，实 现环路电流最小化控制的目的。在下垂线设计环节中，加入积分项使下垂曲线 跟随输出电压幅值、频率的下垂量变化，起到稳态恢复作用，提高电压精度。 为频率下垂曲线设计微分项，在保证系统稳定的前提下改善其动态性能。 MATLAB/SIMULINK 平台上构建两台逆变器并联实验样机，模拟低压输电 线参数环境下多逆变器的离网并联运行，仿真验证算法理论合理性，并与传统 双闭环算法进行比较体现优化算法的均流能力。 最后，采用 TI 公司型号 TMS320F28335 的 DSP 作为主控芯片，完成软件 设计及硬件系统搭建，对关键部分流程作出说明，在两台单机容量 1kVA 的逆 变器平台上实现下垂优化算法，最终对各模块实验波形，单机输出特性，双机 并联性能进行考察。实验结果及分析表明算法的正确性与有效性，本课题研究 内容对分布式电源并联发电的进一步研究和应用具有理论和实际意义。 关键词：分布式发电；并联 VSC；下垂算法；动态虚拟阻抗；均流 - - II - Abstract Paralleled multi-inverter technology is one of the critical technologies to distributed generation system(DGS). A large number of distributed resources will be connected with AC bus by using inverters. Among different kinds of parallel operation mode, voltage source converter(VSC) can not only supply power, but also maintain the magnitude and frequency of voltage. The system is more redundant. Consequently, this thesis represents an optimized scheme based on droop algorithm, which has advantages of automatic load sharing without interconnections,