1. 研究目的与意义
⒈选题背景
随着分布式电源渗透率增加,电网将逐步发展为电力电子变换器为主导的低惯量、欠阻尼网络,稳定性问题愈发严重。虚拟同步发电机（VSG）技术因其能使逆变器模拟同步发电机运行机制、有利于改善系统稳定性而成为研究热点,并具有广泛的应用前景。
⒉选题意义
2. 课题关键问题和重难点
拟解决问题
储能逆变系统面对负载功率的波动,借助储能装置的力量,采用虚拟同步发电机控制策略,通过模拟同步发电机的本体模型、有功调频、无功调压等特性,阻止系统频率和电压幅值发生突变,恢复系统功率平衡,确保系统输出交流电的各项参数在正常范围以内。
难点
3. 国内外研究现状（文献综述）
近年来,由于能源、环境、技术等因素,新能源领域得到广泛的关注和发展,分布式电源在电力系统的渗透率不断提升,与此同时,传统的同步发电机装置比例逐渐降低,电力系统的旋转备用容量及转动惯量相对减少。由于一次能源具有间歇性及不可控性,且常规的分布式并网发电控制较多采用电力电子并网逆变器模式,该模式并未体现常规电力系统固有的惯性及调频调压控制特性,这使得电网稳定性问题越发严峻。在常规的电力系统中,系统频率、电压的动态特性与发电机转动惯量及系统调频调压控制有关。而在基于电力电子逆变器并网的分布式发电系统中,若借助配备的储能环节,并采用适当的并网逆变器控制算法,使基于并网逆变器的分布式电源从外特性上模拟或部分模拟出同步发电机的频率及电压控制特性,从而改善分布式系统的稳定性。[2]
虚拟同步机技术(VSG)，即使得并网逆变器能够模拟同步发电机的运行机理、有功调频以及无功调压等特性，使并网逆变器从内部运行机制和外部运行特性上可与传统同步发电机一样，能够促进风电、光伏发电上网的稳定性、安全性，防止脱网。
VSG拓扑结构包括直流电源、电力电子变流器、输出LC、滤波器。通过在变流器控制系统中嵌入同步发电机方程，VSG能够实现直流电源与系统间按照同步发电机特性进行功率交换。从系统的角度来说，如果忽略电力电子器件开关动作产生的高频分量，VSG与实际同步发电机等效。在同步发电机中，机械转轴和绕组为系统的稳定运行提供必要的转动惯量和阻尼，而对于VSG而言，需要利用储能系统建立虚拟惯性和阻尼。从数学模型而言，VSG可以生成电流参考而等效为受控电流源,也可以生成电压参考而等效为受控电压源。然而,前者对电压、频率的支撑作用较弱，不具备孤岛运行能力，因此近年来对VSG的研究集中于电压源型的建模方式。同步发电机的本体数学模型包括转子运动方程和电磁方程两部分，前者反映了同步发电机的惯性和阻尼特性，是VSG技术的核心。[5]
4. 研究方案
设计方案：本课程是设计是储能逆变系统面对负载功率的波动,借助储能装置的力量,采用虚拟同步发电机控制策略,通过模拟同步发电机的本体模型、有功调频、无功调压等特性,阻止系统频率和电压幅值发生突变,恢复系统功率平衡,确保系统输出交流电的各项参数在正常范围以内。旨在利用 Matlab/simulink 实现对虚拟同步发电机储能微网逆变器的研究。
研制方案：有关VSG的研究问题可以分为5个层面，即底层控制、数学模型构建、VSG控制算法、稳定分析及VSG在电力系统中的应用。底层控制包含电压电流控制，用于实现对电压和电流的快速准确控制，常用的控制算法有基于dq坐标系的PI控制、基于abc坐标系的PR控制等。同步发电机数学模型反映了其自身的包括惯性和阻尼在内的机械和电磁特性，是VSG技术的核心。控制算法能够保证VSG在规定的范围内稳定运行，实现储能与VSG、VSG与电网及VSG之间的协调运行。在理解实现及控制方式的基础上，通过对VSG的稳定分析能够进一步理解 VSG的运行特性，并反过来指导控制系统的设计，最终实现VSG在电力系统中的推广应用。
5. 工作计划
第1周研读和查阅大量中英文资料，增加知识储备，拓宽视野；
第2周英文资料的翻译和开题报告，通过报告对论文的框架和内容有一个大体的构思，并在指导书的帮助下，整理相关资料、补学空白知识点，做好撰写论文的前期准备工作;
第3周系统了解逆变器的拓扑结构和数学模型，开始深入了解课题所涉及的领域；
以上是毕业论文开题报告，课题毕业论文、任务书、外文翻译、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找。
