以虛擬同步發電機為基礎之微電網轉換器控制算法設計

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姓名

張文超(Wen-Chao Zhang) 查詢紙本館藏

畢業系所

電機工程學系

論文名稱

以虛擬同步發電機為基礎之微電網轉換器控制算法設計
(Micro-Grid Converter Control Strategy Design Based on Virtual Synchronous Generators)

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摘要(中)

本論文實現了轉換器模擬同步發電機的工作方式，在孤島狀況下滿足負載所需的功率要求並且提供穩定的頻率和電壓的支撐，在併網狀況下能夠根據指令要求輸出指定功率。虛擬同步發電機(Virtual Synchronous Generator，VSG)控制策略的提出和應用使分散式電源接入微電網能夠安全穩定運行。
虛擬同步發電機要實現孤島和併網模兩個模式的平穩運行和模式之間的平滑切換，本論文以過去文獻為基礎提出一種基於虛擬功率和電壓頻率二次控制的孤島/併網切換方法，實現孤島狀況下VF控制，併網狀況下VSG控制。
在多台虛擬同步發電機組成的微電網孤島狀況下運行時，各虛擬同步發電機按容量分配負載所需功率，本論文在Matlab/Simulink程式中模擬虛擬同步發電機運行狀況，驗證提出的控制算法的有效性。

摘要(英)

In this paper, the converter is used to simulate the synchronous generators. In island mode, converter can meet load requirements and provide stable voltage and frequency support .In grid-connected mode, converter can output request active power or reactive power. The control strategy of the virtual synchronous generators (VSG) is making distributed power supply operate safely and stably.
The virtual synchronous generators are need to realize seamless transform between the island mode and grid-connected mode .This paper use a pre-synchronous method of VSG based on virtual power and secondary frequency and voltage regulation is put forward to achieve seamless transform.
In island mode, multiple VSGs connected to work as a unit, each VSG should according to the capacity to sharing power which required by load . This paper simulates the operation of the virtual synchronous generator in Matlab/Simulink, and verifies the effectiveness of the proposed control algorithm.

關鍵字(中)

★ 微電網
★ 虛擬同步發電機
★ 平滑切換

關鍵字(英)

★ Micro-Grid
★ Virtual Synchronous Generators
★ Smooth Switching

論文目次

論文摘要 i
Abstract ii
致謝 iii
目錄 iv
圖目錄 viii
表目錄 xi
第一章緒論 1
1-1 研究背景與動機 1
1-2 文獻探討 2
1-3 論文大綱 4
第二章微電網常見轉換器控制策略介紹 5
2-1 PQ控制法 5
2-2 VF控制法 6
2-3 下降控制法 7

第三章虛擬同步發電機特性和工作原理 9
3-1 虛擬同步發電機原理 9
3-1-1功頻調節器 10
3-1-2勵磁調節器 11
3-1-3基於dq座標轉換的同步發電機方程 11
3-2功率調節和勵磁調節特性分析 13
3-2-1功頻調節特性分析 13
3-2-2勵磁調節特性分析 18
3-3 章節總結 19
第四章基於虛擬功率和電壓頻率二次控制的虛擬同步發電機預同步方法 21
4-1 基於單鎖相環的併網預同步原理 21
4-2 基於雙鎖相環的的預同步方法 24
4-3 基於虛擬功率和電壓頻率二次控制的虛擬同步發電機預同步原理 25
4-4章節總結 28
第五章適用於多台虛擬同步發電機併連運行的控制策略 29
5-1 適用於孤島運行的虛擬同步發電機控制策略原理 30
5-1-1功頻調節器 30
5-1-2電壓調節部分 30
5-2 孤島併連預同步方法 31
5-3 不同容量虛擬同步發電機併連控制方法 32
5-4 章節總結 33
第六章模擬實驗結果 35
6-1 Case1：虛擬同步發電機孤島以及併網運行時功頻調節和勵磁調節特性模擬 36
6-2 Case2：基於虛擬功率和電壓頻率二次調節的併網過程模擬
43
6-3 Case2：多台虛擬同步發電機併連運行模擬 48
第七章結論與未來發展 59
7-1 結論 59
7-2 未來研究方向 60
參考文獻 61

參考文獻

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指導教授

陳正一(Cheng-I Chen)

審核日期

2017-7-18

推文