随着分布式能源的迅速发展,越来越多的风力发电系统连接到电网。风力发电机组的运行规模已日益扩大和完善。根据规范和标准,风电机组在并入电网前,必须先测试它们应对不同电网故障的能力,以确保并入实际电网不会出现故障。电网故障存在随机性和不可控性,因此使用电网模拟器模拟不同的电网故障来测试风电设备。本文的主要研究内容包括:分析电网模拟器的工作原理和功能要求,并对整流侧进行设计;研究了逆变侧的控制策略并进行改进;分析了逆变器中存在的延时并进行补偿。1、首先,分析了风力发电与电网模拟器技术的研究现状,根据目前电网存在的故障,制定了电网模拟器的主要功能要求,例如模拟三相电压不平衡、电压幅值突变等。同时介绍了电网模拟器的整流侧,并给出了设计方案。2、选用了电网模拟器逆变侧的设计方案。针对电网模拟器输出带谐波的指令电压的需求,提出根据电网模拟器选用一种满足要求的逆变侧滤波器,再根据需求计算出滤波器参数,综合对比选用LC滤波器结构。3、从控制系统的负反馈方式,分析内环控制的三种不同方法,通过对比它们在不同情况下系统控制性能的优缺点。综合考虑,为提升控制的响应速度和稳定性,本文采用被测设备的端电流作为前馈的电感电流内环控制的方法。分别讨论并比较了多种反馈的控制方法。通过仿真对比证明了PI-QPR双闭环控制动态响应性能和稳定性的有效性。4、针对实际控制系统存在延时的问题,采用延时补偿、提高控制速率和改进控制算法来降低延时误差。在建模中考虑延时环节,同时采用高性能FPGA作为控制器,准比例谐振控制策略与比例积分控制相结合。5、在MATLAB中建立了电网模拟器的仿真模型,对本文提出的电网模拟器功能要求进行验证。完成了电网模拟器整流侧实验样机的搭建。基于CHIL（Controller Hardware in the Loop）仿真技术搭建了硬件在环实物平台,验证了电网模拟器控制策略的有效性和电网模拟器的功能要求。
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