摘 要

近年来，随着传统的不可再生能源带来的问题不断加重，分布式发电作为一种新型的很有前途的发电方式,越来越受到人们的关注。而微网作为分布式发电的一种重要形式，可以更有效地发挥分布式发电系统的各种优势，解决分布式发电并网带来的一些问题。

本文以柴油发电机和逆变器构成的综合电力系统为研究对象，以研究逆变器的独立和并网运行时的控制策略为目的，主要研究了柴油发电机组的结构和工作原理，逆变器的拓扑结构，微网的控制策略，着重分析并设计了同步发电机，逆变器，基于下垂特性的V/f控制系统，PQ控制系统的数学模型，通过仿真验证理论分析的正确性。

本文在Matlab/Simulink搭建了柴油发电机和逆变器的综合电力系统以及独立运行与并网运行控制系统的模型，通过对系统在不同运行方式、不同工况下的仿真，分析了系统的动态性能，验证了控制策略的稳定性和优越性。

关键词：微网；柴油发电机；逆变器；控制策略；Matlab/Simiulink

Abstract

In recent years,with the more serious problems brought by traditional non-renewable energy,the distributed generation , as a new promising way of generating, more and more get the attention of people.And microgrid ,as an important form of distributed generatio-n, can more effectively play the various advantages of distributed generation system and solve some of the problems that distributed generation brings.

In this paper ,the integrated power system consisting of diesel generator and inverter is the research object, the control strategy of inverter when stand-alone mode and gridc-onnected mode is the purpose.This paper mainly studys the structure and working princip-le of diesel generator , the topology of the inverter and the control strategy of microgri-d,then focuses on analyzing and designs the mathematical model of synchronous generato-r, inverter, the system of V/f control based on droop characteristic, the system of PQ c-ontrol, finally the correctness of the theoretical analysis is validated by computer simulati-on.

In this paper,the models of the integrated power system consisting of diesel generato-r and inverter and the control system when stand-alone mode and grid-connected mode are established with Matlab/Simulink.According to the simulation in different operating modes,the dynamic characteristics of system are analyzed and the validity and the stabilit-y and superiority of control strategy for inverters is verified.

Key words: Microgrid;Diesel generators; Inverter;Control strategy;Simiulink simulation

目 录

第1章 绪论 1

1.1 课题背景及研究意义 1

1.2 国内外现状 1

1.3 主要内容 2

第2章 柴油发电机 3

2.1 柴油发电机的结构 3

2.2 柴油发电机的工作原理 3

第3章 逆变器 4

3.1 逆变器的组成 4

3.2 逆变电路的拓扑结构 4

3.2.1 单相半桥逆变电路 4

3.2.2 单相全桥逆变电路 4

3.2.3 三相全桥逆变电路 5

3.3 输出滤波器的拓扑 5

3.3.1 L型滤波器 6

3.3.2 LC型滤波器 6

3.3.3 LCL型滤波器 6

第4章 微网的控制策略 7

4.1 微网系统的控制技术 7

4.2 逆变器的控制方法 7

4.2.1 基于下垂特性的V/f控制 7

4.2.2 PQ控制 8

第5章 系统的建模 9

5.1同步发电机的数学模型 9

5.1.1同步发电机的原始方程 9

5.1.3 同步发电机的七阶基本模型 14

5.2 逆变器的建模 16

5.2.1 逆变器的数学模型 16

5.2.2 逆变器控制系统设计 18

第6章 基于Matlab/Simulink的仿真模型 25

6.1 主电路的仿真模型 25

6.2 控制电路仿真模型 25

6.2.1 V/f控制系统的仿真模型 25

6.2.2 PQ控制系统的仿真模型 27

第7章 仿真分析 29

7.1 独立运行仿真 29

7.2 并网运行仿真 31

第8章 结论 34

参考文献 35

致谢 36

第1章 绪论

1.1 课题背景及研究意义

能源是人类一切社会生活的物质基础，伴随着人类生活水平的进步、对物质生活的需求不断增加，能源的需求量也持续增加，能源问题是我们人类现在必须去面对的一个重大课题之一。传统能源是不可再生的，而且还带来了空气污染，环境恶心等一系列的问题。如何提高能源使用效率，如何降低能源的恶性影响，是急需我们解决的问题。

传统的电力发电是一种集中式供电、远距离输电、并与大电网相互联系的方式。分布式发电作为一种新兴的极具发展前景的发电方式,受到了越来越多人的关注。分布式发电的好处在于对于环境的污染程度减小、能源的利用率提高和使用方式的多样化等方面。分布式发电还能够解决偏远山区的供电不足等问题,还有现在的电力系统供应总是无法满足电力使用高峰时的电力需求的问题,而分布式发电成为了现在电力供应很好的补充,具有很好的发展前景。

相比于传统的电力发电系统，分布式发电系统的优势在于：非集中式的分散的独立发电，电源间的影响小，提高了系统的稳定性；可以对在某一特定范围内的电力系统的电力质量进行实时监控，有效地利用区域供电。由于分布式电源通常都具有间歇性和随机性的特点，每种类型的电源不管是在单独运行时，还是并入电网时都给电力系统的安全性和稳定性造成一定程度的影响。因此，分布式电源通常采用多种类型，多个单元组合进行供电的供电模式。