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中图分类号：TM464论文编号：102870313-S151学科分类号：080804硕士学位论文微网逆变器的下垂控制策略研究研究生姓名张中锋学科、专业电力电子与电力传动研究方向功率电子变换技术指导教师陈新副教授南京航空航天大学研究生院自动化学院二○一三年三月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofAutomationEngineeringResearchonDroopControlStrategyforMicrogridInverterAThesisinElectricalEngineeringbyZhangZhongfengAdvisedbyAssociateProfessorChenXinSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringMarch,2013承诺书本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，独立进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含任何他人享有著作权的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人授权南京航空航天大学可以有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅，可以将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、缩印或其他复制手段保存论文。（保密的学位论文在解密后适用本承诺书）作者签名：日期：南京航空航天大学硕士学位论文I摘要随着能源与环境问题的日益凸显，分布式发电技术不断发展。尽管分布式发电优点众多，但其本身仍然存在很多问题，例如：单机接入成本高、控制困难。另外，分布式电源相对电网来说是一个不可控的电源，会对电网的稳定运行造成一定的负面影响。为了协调电网与分布式电源间的矛盾，更好地促进分布式发电大规模的整合与应用，微网的概念被提出。微网逆变器作为微网中的基本电力电子接口单元，对其进行合理有效的控制直接关系到微网的安全稳定运行。针对微网逆变器需要实现孤岛并网双模式稳定运行及模式间平滑切换的要求，本文对微网逆变器的下垂控制策略开展研究。文中首先推导了基于下垂控制的三相电压源型微网逆变器的数学模型，完成了电压电流双闭环控制系统的设计，研究了功率环控制的基本原理和功率环参数的设计方法；然后分析了下垂控制微网逆变器在孤岛和并网两种模式下的运行特性，并且提出了一种并网预同步控制策略，实现了微网逆变器由孤岛到并网模式的平滑切换；此外，论文在Matlab/Simulink环境下搭建了微网仿真模型，验证了基于下垂控制的微网逆变器控制策略的有效性；论文最后设计并搭建了一台基于TMS320F2812全数字控制的三相微网逆变器实验平台，给出了微网逆变器在孤岛并网双模式稳态运行以及两种运行模式间平滑切换的实验结果，实验验证了下垂控制策略的有效性。关键词：微网逆变器，下垂控制，双模式运行，平滑切换微网逆变器的下垂控制策略研究IIAbstractWiththeenergycrisisandenvironmentalproblemgettingworse,thedistributedpowergeneration(DG)isundergoingasignificantdevelopmentallaroundtheworld.Althoughthedistributedpowergenerationhasmanyadvantages,therearestillalotofproblems,forexample:thehighcostofstand-aloneaccessandcontroldifficulties.Inaddition,asanuncontrollablepowerinterface,theDGunitwillproducesomenegativeeffectsonthestableoperationofthegrid.Microgridisproposedinthiscase,aimingtosolvethecontradictionbetweenthegridanddistributedpower,andtakeadvantageofdistributedgenerationsystemsinlarge-scale.Asabasicpowerelectronicinterfaceunitinmicrogrid,thereasonableandeffectivecontrolofthemicrogridinverterdeterminesdirectlythesafeandstableoperationofthemicrogrid.Accordingtotherequirementthatthemicrogridneedtonotonlyoperateinbothislandmodeandgridconnected,butalsotransfersmoothlybetweenthesetwomodes.Thedroopcontrolbasedmicrogridinvertercontrolstrategyisstudiedinthethesis.Themathematicalmodelingofthreephasevoltagesourcemicrogridinverterbasedondroopcontrolhasbeenderivedfirstly,andthedoubleclosecontrolloopsincludingoutervoltageloopandinterinductorcurrentloopinthecontrolsystemaredesigned.Theoperationprincipleandthedesignmethodofthecontrolparameterofthepowercontrollooparealsointroduced,andthestabilityofpowerloopisanalyzedinquantitybymathematicmodeling.Thentheoperatingcharacteristicinbothislandandgrid-connectedmodesofmicrogridinverteraredepicted,andanovelpre-synchronizingcontrolstrategyisproposedforthemicrogridinvertertotransfersmoothlybetweentwodifferentmodes.Finally,basedonMatlab/Simulinksoftware,thesimulationmodelofmicrogridisbuilttoverifytheeffectivenessofdroopcontrolstrategyformicrogridinverter.Finally,anexperimentalplatformofthree-phasemicrogridinverterbasedondigitalcontrollerTMS320F2812isdesignedandbuilt,andavarietyofexperimentalresultsarepresentedandanalyzedsoastoevaluatethedesignofdroopcontrolbasedmicrogridcontrolstrategy,includingthestableoperationofmicrogridinbothislandmodeandgrid-connectedmode,andtheseamlessshiftingprocessbetweentwomodes.Keywords:MicrogridInverter,DroopControl,OperationinTwoModes,SmoothTransferring南京航空航天大学硕士学位论文III目录第一章绪论..................................................................................................................................11.1研究背景及意义..............................................................................................................11.2微网中接口逆变器的基本控制策略..............................................................................21.2.1PQ控制策略.........................................................................................................21.2.2恒压恒频（V/F）控制策略.................................................................................41.2.3下垂（droop）控制策略.....................................................................................51.3微网逆变器双模式运行及平滑切换控制技术研究......................................................61.4本文研究的主要内容......................................................................................................8第二章基于下垂控制的三相全桥逆变器建模分析.................................................................102.1基于下垂控制三相全桥逆变器....................................................................................102.2三相电压源型逆变器数学模型....................................................................................112.2.1三相静止坐标系下的数学模型.........................................................................112.2.2两相静止坐标系下的数学模型.........................................................................122.2.3dq两相旋转坐标下的数学模型.........................................................................132.2.4基于dq旋转坐标下的电压电流解耦控制.......................................................142.3逆变器电压电流双闭环控制系统设计.......................................