摘 要

随着环境能源问题越来越成为人们的困扰，分布式发电技术也得到了长足的发展，分布式电源对于电网来说是不稳定的、不可控制的，微网可以协调电网与分布式电源的矛盾，逆变器是微电网中关键的接口元件，得到有效的控制是微电网能够稳定安全运行的关键。

对逆变器的控制中，下垂控制策略被广泛应用，来实现多个逆变器并联的功率分配以及逆变器并网和离网两种工作模式的切换。国内外专家学者对逆变器的下垂控制展开了许多研究，以提高下垂控制系统的性能，本文在采用PI控制的下垂控制逆变器基础上，将自抗扰控制技术引入下垂控制的环路中，取代PI控制器，以改善下垂控制性能，并建立了MATLAB/SIMULINK仿真模型，验证自抗扰控制对比PI控制的优势。

关键词：下垂控制；并网逆变器；自抗扰控制技术；PI控制

Abstract

With the environmental energy problems become more and more people's problems, distributed power generation technology has also been developed by leaps and bounds, distributed power for the grid is unstable, uncontrollable, micro-network can coordinate the power grid and distributed power Contradictory, the inverter is the key interface component in the microgrid, and the effective control is the key to the stable operation of the micro grid.

In the control of the inverter, the droop control strategy is widely used to realize the power distribution of multiple inverters and the switching of the two working modes of the inverter and the off-grid. At present, experts and scholars have developed a lot of research on the sagging control of the inverter to improve the performance of the drooping control system. Based on the PI control of the droop control inverter, this thesis introduces the self-disturbing control technology into the droop control loop,Instead of the PI controller,to improve the droop control performance,and established the MATLAB / SIMULINK simulation model to verify the advantages of the adaptive disturbance control control PI control.

Key words：Droop control；grid - connected inverter；Auto - disturbance - rejection control technology； PI control

目录

摘要 I

Abstract II

1.1课题研究的背景及意义 1

1.2下垂控制国内外的研究现状 2

1.3自抗扰控制技术研究现状 2

1.4本文主要研究的内容 3

第二章 下垂控制技术和自抗扰控制技术研究 4

2.1下垂控制原理分析 4

2.2自抗扰控制技术 5

2.2.1 TD环节 6

2.2.2 NLSEF环节 7

2.2.3 ESO环节 7

2.3 PID控制器的缺陷 8

第三章 下垂控制的并网逆变器的建模与仿真 9

3.1基于下垂控制的逆变器的控制与结构 9

3.2 LC滤波器参数的确定 10

3.3功率环的实现 10

3.4基于PI控制器的电压电流双环的实现 11

3.5基于自抗扰的电压电流双环的实现 13

3.6 MATLAB/SIMULINK仿真 15

3.6.1仿真参数 15

3.6.2 仿真模型 15

3.7 本章小结 18

第四章 仿真结果分析 19

4.1 基于PI控制器的仿真结果及分析 19

4.2 本章小结 22

第五章 总结 24

参考文献 25

附录A 27

附录B 29

附录C 30

致谢 32

第一章 绪论

1.1课题研究的背景及意义

微电网是一个小型的集发、配、用于一体的用电自治系统，它能够实现自我管理、自我进行控制的作用，它由分布式电源(DG)、储蓄能量的装置、能量转换的装置、负荷等部分组成，在并网和孤岛两种模式下都可以稳定运行。从小的方面可以把微电网看做微型电力系统，从大的角度来看，也是配电系统中的虚拟电源或者负荷[19]。微电网的优点：（1）当电网遇到严重事故时，可以给比较重要的负荷供电，提高供电的可靠性。（2）山区、沙漠、小岛等偏僻地区的供电难题可以得到解决。（3）可以提高分布式电源被配电系统接纳的能力。（4）优化配电方式，提高可再生能源的利用效率。目前，国内外对微电网的研究工作都很重视，纷纷提出微电网的发展规划，美国、欧盟等都有发布规划书。在我们国家，国家能源局发布的《可再生能源发展“十二五”规划》中明确提出：到2015 年，我国将建成30 个以智能电网、物联网和储能技术为支撑的新能源微电网示范工程。此外，“863”、“973”等有关于微电网的国家项目，也促进了我国在微电网技术领域的研究工作，获得了很多成果。

如何保证微电网在并网模式和孤岛下能够满足负荷电能质量的要求，是微电网稳定运行的关键技术之一，这就需要对各微源并网逆变器实施有效的控制策略。下垂控制策略被广泛使用在并网逆变器的控制中，以实现孤岛模式和并网模式的无缝切换和不同逆变器之间的功率均流。下垂控制策略的优势主要体现在四个方面:第一，采用下垂控制的逆变器之间没有通信联系，这样既可以有效地减少控制系统的成本，又可以提高控制的可靠性^[15]；第二，基于下垂控制的逆变器具有即插即用的功能，因为它具有同步机的特性，能够随时投入运行或者退出运行；第三，多个逆变器并联稳定运行可以通过下垂控制策略实现，而且多逆变器间无功、有功负荷的合理分配可以通过调整下垂曲线能够很方便地达到目的；第四，下垂控制策略在本质上就是电压控制，在基于下垂控制的微电网(以下简称微网)并网和离网两种运行模式进行切换时，只需要加入同期环节，而其控制结构不需要切换，这样，通过下垂控制就可以实现并网和离网两种运行模式的平稳过渡^[13]。但是，传统下垂控制策略本身具有一定的局限性，对此国内外专家学者对传统下垂控制策略提出了多种改进方法。

因此，本文以基于下垂控制策略的并网逆变器作为研究对象，在下垂控制环路中引入自抗扰控制技术，以改善下垂控制的性能，具有现实的研究意义。