主动配电网谐振分析与抑制方法研究

发布时间：2017-12-05 09:06

  本文关键词：主动配电网谐振分析与抑制方法研究

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【摘要】：随着分布式能源发电技术、微型电网的的逐渐发展,大量并网变流器接入到主动配电网中,同时,电力电子技术的快速发展使得越来越多的非线性负载接入到配电网中。由于变流器和非线性负载的阻抗特性随频率变化而变化,外特性非常复杂,在频率改变过程中,系统的特性难以确定,使主动配电网的谐振现象更加复杂,并使主动配电网系统谐振的分析变得困难。本文以主动配电网系统为研究对象,建立了树形拓扑系统区域阻抗模型,并对系统的谐振特性进行了分析。首先,将主动配电网分为四个部分,分别是以变压器为主的电网阻抗模型、输电线路模型、负载模型和并网变流器模型。针对逆变器部分建模,本文选择在αβ静止坐标系下,采用网侧电流、电容电流双闭环反馈,在准比例谐振控制策略(QPR)下,建立了三相并网逆变器的输出阻抗模型,在此基础上,搭建了树形拓扑主动配电网的三节点和四节点阻抗模型。针对三节点和四节点主动配电网模型,本文使用以回路阻抗矩阵为核心的模态法分析系统的串联谐振问题,针对系统的并联谐振分析,则采用以节点导纳矩阵为核心的模态法进行分析。通过对回路阻抗矩阵和节点导纳矩阵做特征值分解,分别得到串联谐振、并联谐振的各次模态导纳与模态阻抗的频率分布,通过模态导纳和模态阻抗取得极大值与否判断系统谐振的频率,并根据谐振频率所在的模态值,判断出系统易激励和易观测谐振的位置,并对四节点模型结论进行了仿真验证,并得到了串联和并联谐振的关系。在以矩阵分析为核心的模态法分析得到系统的谐振频率后,基于灵敏度分析理论,对四节点主动配电网系统模型分别进行并联和串联谐振灵敏度分析,求得串联谐振和并联谐振发生时系统各元件的灵敏度值,并通过仿真验证了灵敏度法分析元件参与情况的正确性,确定了系统的谐振中心。对于主动配电网系统的谐振抑制问题,本文研究了R-APF型有源阻尼谐振抑制单元,在四节点模型上从系统的角度对并联谐振进行抑制分析,并通过模态法对抑制方法有效性进行了理论验证。通过在仿真模型上对比易激励位置与非易激励位置在谐振抑制单元下抑制效果,验证模态理论分析的正确性。最后,在实验室现有条件下,组建了含两台逆变器的三节点主动配电网实验平台,对模态法分析主动配电网系统谐振特性的正确性进行了实验验证。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM711

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本文编号：1254273