基于VSG逆变与模糊滑模的微电网平滑切换控制策略研究

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随着对微电网控制技术研究的深入,对于微电网的运行要求也在逐步提高,微电网能有效的实现双模式运行已成为了基本要求。为了适应微电网的双模式运行特性,不仅要保证微电网在两种不同的运行模式下能安全稳定的运行,同时也要求在两种不同运行模式的切换过程不会对系统造成不利影响,即所选择的控制策略,需要在一定程度上,满足对微电网并网转孤岛和孤岛转并网运行模式间的平滑切换。结合当下的能源需求和技术研究热点,对含多种不同微电源的风光储综合微电网在不同运行模式下的控制策略进行研究,有着重要的现实意义和作用,本文的主要研究内容如下:(1)分别对风力发电系统、光伏发电系统和储能系统三个分布式电源的工作原理进行分析,建立对应的数学模型,并选择相应的控制方式,在Matlab/Simulink环境下搭建对应的仿真模型。其中,光伏发电系统采用扰动观察法实现最大功率跟踪(Maximum Power Point Tracking,MPPT)控制;风力发电系统采用微距变桨的闭环控制实现风能的MPPT;为实现能源的双向流动,储能系统采用Buck/Boost双向DC-DC变换器作为控制系统基础结构,并通过预测电流控制策略来实现其充放电过程,从而达到使微电网系统内部运行稳定的目的。最后将所搭建的三个分布式电源整合为一个完整的微电网系统,通过设置相应的参数,使所设计的微电网系统能独立稳定的运行。(2)借鉴同步发电机的理想模型,设计搭建了VSG控制的整体系统模型,对虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)控制原理展开详细的分析,并在MATLAB/Simulink中搭建相应的仿真模型。同时对VSG控制的静态稳定性展开分析,讨论VSG控制算法中关键参数对系统稳定性的影响,为仿真实验中参数的选取提供参考依据。为了提高系统的鲁棒性和响应速度,结合模糊滑模变结构控制(Fuzzy Sliding Mode Control,FSMC),对VSG控制策略进行改进设计。通过仿真分析,验证了所设计的控制方式和对控制方式所做改进设计的正确性。(3)将所搭建的风光储综合微电网与VSG控制相结合。在孤岛转并网运行过程中,考虑到需满足并网预同步条件,才能成功实现孤岛转并网运行模式的平滑切换,提出基于VSG控制的预同步控制策略,并完成相应控制器的设计。通过对所搭建的模型在两种不同运行模式切换的仿真结果进行对比,进一步验证了所搭建微电网系统的合理性与VSG控制在平滑切换控制过程中的可行性。
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