题名: | 基于改进下垂控制的并网逆变器预同步控制策略研究 |
作者: | |
学号: | 21206029006 |
保密级别: | 保密(3年后开放) |
语种: | chi |
学科代码: | 080804 |
学科: | 工学 - 电气工程 - 电力电子与电力传动 |
学生类型: | 硕士 |
学位: | 工学硕士 |
学位年度: | 2024 |
学校: | 西安科技大学 |
院系: | |
专业: | |
研究方向: | 开关电源 |
导师姓名: | |
导师单位: | |
提交日期: | 2024-06-27 |
答辩日期: | 2024-06-05 |
外文题名: | Research on pre-synchronization control strategy of grid-connected inverter based on improved droop control |
关键词: | |
外文关键词: | Grid-connected Inverter ; Pre-synchronize ; Droop Control ; Secondary frequency regulation and voltage regulation |
摘要: |
并网逆变器已在储能、新能源发电、电网无功补偿等众多领域得到广泛应用。采用下垂控制的并网逆变器具有功率分配均衡、无通信线路、模块化即插即用等众多优势。但采用下垂控制的并网逆变器存在线路阻抗失配、并网过程中电压难以同步等问题。为此,本文以单相并网逆变器为研究对象,对下垂控制技术以及并网预同步控制策略进行深入研究,对下垂控制在并网电源领域的应用具有重要意义。 首先分析下垂控制原理,将电压频率和电压幅值的下垂调节分别引入单相并网逆变器输出的有功功率和无功功率中,得出并网逆变器的下垂控制方程。然后,对单相并网逆变器的功率电路和控制电路建立数学模型,引入下垂控制功率环、电压电流环并推导逆变器电压传递函数,以便分析其动态特性与稳态特性。其次,为确保单相并网逆变器在并网后可以输出较高的电能质量,对下垂控制方法进行改进,引入虚拟阻抗、电压积分环节以及二次调节算法,补偿逆变器输出电压的频率和幅值,保证系统的稳定运行。最后,离网运行状态下的逆变器输出电压与电网电压在幅值、相位和频率等参数上的不同,将导致并网瞬间产生较大的冲击电流,因此本文对传统并网预同步控制策略进行改进,引入级联式延时信号法对采集到的电网信号中的低次谐波干扰进行滤除,提出一种无锁相环跟踪电网电压相位和幅值的预同步控制策略,该方法无需对电网电压使用单独的锁相环,在下垂控制的基础上即可达到逆变器输出电压稳定跟踪电网电压的效果,简化了控制环节,提高系统的稳定性。 根据样机参数研制了一款并网逆变器实验样机,对其关键电气性能进行测试验证,实验结果表明,逆变器在并网状态下能够稳定运行,改进的并网预同步控制策略可以精确跟踪电网相位、幅值以及频率。同时,样机其他电气性能均符合预先设定的指标,验证了理论分析的正确性和设计方法的可行性。 |
外文摘要: |
Grid-connected has been widely used in many fields such as energy storage, new energy generation, and grid reactive power compensation. The grid-connected inverter with droop control has many advantages such as balanced power distribution, no communication line, modular plug-and-play and so on. However, there are problems such as line impedance mismatch and voltage synchronization difficulty in the grid-connected process in the grid-connected inverter with droop control. For this reason, this thesis takes the single-phase grid-connected inverter as the research object, and carries out an in-depth study on the droop control technology and the grid-connected pre-synchronization control strategy, which is of great significance for the application of droop control in the field of grid-connected power supply. Firstly, the droop control principle is analyzed, and the droop adjustment of voltage frequency and voltage magnitude is introduced into the active power and reactive power output from single-phase grid-connected inverter respectively, which leads to the droop control equation of grid-connected inverter. Then, mathematical models are established for the power and control circuits of the single-phase grid-connected inverter to introduce the droop control power loop, voltage-current loop and derive the inverter voltage transfer function in order to analyze the dynamic and steady state characteristics. Secondly, in order to ensure that the single-phase grid-connected inverter can output high power quality after grid connection, the droop control method is improved by introducing virtual impedance, voltage integration link and quadratic regulation algorithm, which compensates for the frequency and amplitude of the output voltage of the inverter to ensure the stable operation of the system. Finally, the difference between the inverter output voltage and the grid voltage in parameters such as amplitude, phase and frequency in the off-grid operation state will lead to a large inrush current in the grid-connected instant, so this paper improves the traditional grid-connected pre-synchronization control strategy, introduces the cascaded delay signal method to filter out the low harmonics interference in the collected grid signal, and proposes a phase-locked loop-free tracking of the phase and amplitude of the grid voltage in the A pre-synchronization control strategy is proposed to track the phase and amplitude of the grid voltage without phase-locked loop. This method does not require the use of a separate phase-locked loop for the grid voltage, and can achieve the effect of stable tracking of the grid voltage by the inverter output voltage on the basis of the droop control, which simplifies the control link and improves the stability of the system. Based on the prototype parameters, a grid-connected inverter experimental prototype is developed to test and verify its key electrical performances, and the experimental results show that the inverter can operate stably under the grid-connected condition, and the improved grid-connected pre-synchronization control strategy can accurately track the grid phase, amplitude and frequency. Meanwhile, other electrical performances of the prototype are in line with the pre-set indexes, which verifies the correctness of the theoretical analysis and the feasibility of the design method. |
参考文献: |
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中图分类号: | TM46 |
开放日期: | 2027-06-27 |