随着光伏发电规模和并网容量的增加，在进行能量转换的过程中，对逆变器技术的要求变得越来越高。逆变器的特点是简单灵活且易于控制，但缺乏惯性作用、响应速度快、抗干扰能力差，当光伏系统输出功率波动较大时会对用户和电网造成严重影响。针对以上问题，本文设计了一种基于虚拟同步发电机(Virtual Synchronous Generator, VSG)的光伏逆变控制策略，模拟了同步发电机相似的调频调压特性，在此基础上又设计了VSG的并离网控制技术，主要研究工作如下。
首先，本文总结了光伏发电的国内外发展现状及VSG的研究现状，明确了课题研究的重要意义。对光伏发电系统的基本结构进行了研究，并对其分类特点和拓扑结构进行了对比分析。对经典光伏逆变器的控制方式和类型、最大功率点跟踪技术以及三相光伏并网模型进行了理论研究，为后文虚拟同步发电机的引出以及经典光伏的仿真建模奠定了基础。
其次，本文采用单一直流电源的VSG控制策略直接向负载供电，以验证VSG模型的正确性。通过深入分析同步发电机的调速器和励磁调节器的原理，引出VSG功频控制器和励磁控制器的设计方法。建立VSG的小信号模型，主要研究逆变器主电路参数和惯性参数变化对系统输出功率影响规律，并利用电路约束条件对滤波器的参数进行设置。
再次，针对新能源在电网中可能出现故障的情况，本文设计了VSG的并离网控制技术。对电流跟踪控制模块的SVPWM技术和比例谐振控制环节进行了深入研究，并对离网/并网和并网/离网运行控制技术以及VSG的有功调节和无功调节进行原理研究，在上述理论分析的基础上得到VSG并离网的模型结构。
最后，利用MATLAB/SIMULINK仿真软件对经典的光伏并网发电系统、单一直流电源的VSG控制系统以及VSG并离网系统进行建模仿真。通过仿真验证了VSG控制策略的正确性，同时VSG体现了同步发电机的优良特性，能够维持系统频率和电压稳定，验证了经典的光伏并网发电系统策略的正确性。通过对VSG的功频控制器和励磁控制器进行建模，验证了VSG的调节特性；对VSG的抗干扰能力以及转动惯量的作用进行验证，结果表明在保证逆变器输出与电网同步的同时，不仅改善了逆变器的惯性特性，还提高了系统的稳定性和抗扰能力；通过和经典的光伏并网策略的对比，验证了利用VSG进行并网的效果更佳。
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