同步逆变器的控制方法及闭环参数设计

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1、分类号学号M201271207学校代码10487密级硕士学位论文同步逆变器的控制方法及闭环参数设计学位申请人：黎先葵学科专业：电气工程指导教师：阮新波教授答辩日期：2015年5月23日AThesisSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsFortheDegreeofMasterofEngineeringControlStrategyandClosed-LoopParametersDesignofSynchronverterCandidate:Li

2、XiankuiMajor:ElectricalEngineeringSupervisor:Prof.RuanXinboHuazhongUniversityofScienceandTechnologyWuhan,Hubei,P.R.China,430074thMay.23,2015独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已标明引用的内容外，本论文不包含任何其他人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文

3、中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在______年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。(请在以上方框内打―√‖)学位论文作者签名：指导教师签名：

4、日期：年月日日期：年月华中科技大学硕士学位论文摘要基于可再生能源的分布式发电系统(RenewableEnergybasedDistributedPowerGenerationSystem，RE-DPGS)是开发和利用可再生能源的重要途径，对于缓解能源危机与环境污染具有重要意义。并网逆变器是RE-DPGS与电网的能量交换接口装置，同步逆变器(Synchronverter)是使并网逆变器模拟同步发电机特性，可以根据电网电压频率和幅值的变化自动调节其输出的有功功率和无功功率，为电网提供支撑。本文研究同步

5、逆变器的控制策略及其闭环参数设计。本文首先详细推导了同步发电机的数学模型，接着从模拟同步发电机的角度给出了同步逆变器的控制方法，包括模拟同步发电机的惯性、频率–有功功率下垂特性、电压幅值–无功功率下垂特性。为了了解同步逆变器中的虚拟惯性作用，本文分析比较了虚拟惯性控制与下垂控制方法，得出虚拟惯性可以很好地提高系统频率和电压幅值稳定性。接着对同步逆变器功率环进行小信号建模，得出其工频小信号模型，并证明了其有功功率环和无功功率环的耦合很弱，因此其控制参数可分别独立设计。介绍了一种根据系统截止频率和相角

6、裕度要求设计控制参数的方法，该方法在兼顾系统稳定性、动态性能和对功率脉动抑制能力要求的前提下，能够快速准确地计算出相应的控制参数。分析了开关管死区对同步逆变器输出电压和并网电流的影响，指出同一桥臂两只开关管的死区不同会导致并网电流中出现直流分量。为此，提出了一种基于虚拟电容的方法来抑制同步逆变器并网电流中的直流分量。为了验证本文理论分析的准确性，在实验室搭建了一台三相20kW同步逆变器原理样机。实验结果证明了同步逆变器控制策略的有效性和本文理论分析的正确性。关键词：同步逆变器；并网逆变器；虚拟惯性

7、；小信号模型；虚拟电容I华中科技大学硕士学位论文ABSTRACTRenewableenergybaseddistributedpowergenerationsystem(RE-DPGS)isoneofthemosteffectivewaytodevelopandutilizerenewableenergy,whichisbeneficialtoalleviationofenergycrisisandenvironmentalpollution.Grid-connectedinverteristhe

8、interfacebetweentheRE-DPGSandthepowergrid.Synchronverteristhegrid-connectedinverterthatmimicsasynchronousgeneratortoprovidegridsupportbyautomaticallychangingitsactiveandreactivepowerbasedonthefrequencyandamplitudeofgridvoltage.Thisthesisisdedi