面向逆变器型分布式电源的快速建模与仿真方法

发布时间：2019-08-03 21:02

【摘要】：在利用数值仿真方法研究逆变器型分布式电源大规模接入配电网的特性和影响时,采用详细模型因涉及非线性的电力电子器件,仿真步长需选取很小,致使仿真速度缓慢,而采用过于简化的模型又不能完整反映系统的动态特性,因此有必要研究准确、高效的分布式电源建模方法。在正负序分离控制的基础上,详细分析了逆变器型分布式电源的动态相量建模方法,并且在PSCAD/EMTDC中建立了分布式电源的电磁暂态模型,同时在MATLAB/Simulink中建立了等效动态相量模型。通过仿真比较,结果表明采用的动态相量模型在配电网电压对称、不对称工况及故障情况下均能准确地反映系统运行的动态过程,并显著加快仿真速度,适合应用于逆变器型分布式电源高渗透率下配电网运行特性的快速仿真。
【图文】：

为电阻、电感、电容值。可以看出，动态相量模型相比传统相量的微分表达式中多了一项微分项，考虑了相量的动态特性。３）共轭特性〈ｘ〉＊ｋ＝（〈ｘ〉ｒｋ＋ｊ〈ｘ〉ｉｋ）＊＝〈ｘ〉ｒ－ｋ＋ｊ〈ｘ〉ｉ－ｋ＝〈ｘ〉－ｋ（６）式中：上标ｒ和ｉ分别代表动态相量的实部和虚部，下同；＊表示复数共轭。２分布式电源动态相量建模２．１基于正负序电流分离调节的逆变器控制策略本文采用的逆变器型分布式电源的简化系统结构如图１所示。图中：分布式电源由逆变器及连有滤波电感的引接线组成；Ｕｄｃ为直流母线电压值；Ｃｄｃ为直流侧滤波电容；Ｌｆ为逆变器出口侧滤波电感；ｕｏａ，ｕｏｂ，ｕｏｃ为逆变器出口侧三相电压；ｕａ，ｕｂ，ｕｃ和ｉａ，ｉｂ，ｉｃ分别为三相电网的电压和电流。图１逆变器型分布式电源的电路结构Ｆｉｇ．１Ｃｉｒｃｕｉｔｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｉｎｖｅｒｔｅｒ－ｉｎｔｅｒｆａｃｅｄＤＧ对于逆变器型分布式电源的控制，目前较多采用的是基于电网电压定向的正ｄｑ变换的ＰＱ控制方法，但该方法存在不对称故障时并网电流谐波大、有功和无功功率波动的缺陷［１６］，本文采用的正负序电流分离控制策略［１７］可避免这一问题。该策略在系统对称时等效于单位功率因数的ＰＱ控制，在不对称运行时通过分别调节正负序电流的方法来达到消除有功功率二倍频波动和平均无功功率的目的。图２为本文采用的逆变器型分布式电源的控制框图，其中分布式电源经三角形／三角形变压器升压后通过公共耦合点（ＰＣＣ）接

面向逆变器型分布式电源的快速建模与仿真方法

电路结构Ｆｉｇ．１Ｃｉｒｃｕｉｔｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｉｎｖｅｒｔｅｒ－ｉｎｔｅｒｆａｃｅｄＤＧ对于逆变器型分布式电源的控制，目前较多采用的是基于电网电压定向的正ｄｑ变换的ＰＱ控制方法，但该方法存在不对称故障时并网电流谐波大、有功和无功功率波动的缺陷［１６］，本文采用的正负序电流分离控制策略［１７］可避免这一问题。该策略在系统对称时等效于单位功率因数的ＰＱ控制，，在不对称运行时通过分别调节正负序电流的方法来达到消除有功功率二倍频波动和平均无功功率的目的。图２为本文采用的逆变器型分布式电源的控制框图，其中分布式电源经三角形／三角形变压器升压后通过公共耦合点（ＰＣＣ）接入配电网，因而变压器逆变器侧的电压、电流均不含零序分量。图中：上标ｐ和ｎ分别表示电压或电流的正序、负序分量；下标ａｂｃ，αβ，ｄｑ分别为对应坐标系的轴分量；ｒｅｆ表示参考值；θ为锁相环（ＰＬＬ）输出的电网正序电压的相角；ＰＩ表示比例—积分。图２逆变器型分布式电源的控制框图Ｆｉｇ．２Ｃｏｎｔｒｏｌｄｉａｇｒａｍｏｆｉｎｖｅｒｔｅｒ－ｉｎｔｅｒｆａｃｅｄＤＧ１４２０１７，４１（１２）·含大规模电力电子装备的电力系统保护与控制·
【作者单位】：浙江大学电气工程学院;国网浙江省电力公司电力科学研究院;
【分类号】：TM743

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