基于阻抗模型的并网变流器低频振荡问题研究

发布时间：2020-04-01 14:25

【摘要】：随着新能源的大规模并网,电力系统电力电子化越来越明显,带了一系列复杂的振荡问题,低频振荡为其中之一。低频振荡的发生严重威胁新能源并网系统稳定运行,对新能源的进一步推广应用也造成了不良影响。因此,研究低频振荡机理及其抑制方法具有理论及实际应用意义。并网变流器作为新能源并网系统中的核心电力电子设备,承担着功率转换、并网同步和调控电能质量等作用,本文以并网变流器为对象,对低频振荡问题展开以下研究:分析单机并网变流器低频振荡机理,得到引发低频振荡的关键控制因素。根据级联系统阻抗理论,分别建立了弱电网下dq坐标系并网变流器常用2种控制方式单电流环控制和电压电流双环控制模式下的小信号阻抗模型,并给出了 2种控制模式下并网变流器主导导纳元素,分析了电流环与电压环等控制环参数对主导导纳元素低频特性的影响,得到引发低频振荡的主要因素为电流环控制。利用仿真和实验验证了所得结论的正确性。研究多变流器并联运行工况下弱电网与多并网变流器以及变流器与变流器之间的交互作用。研究弱电网与多并网变流器之间的交互作用,对弱电网-等效并网变流器级联系统进行分析,得到电网输出阻抗与变流器并联数目对低频振荡特性的影响;研究变流器与变流器之间的交互作用,对等效弱电网-并网变流器级联系统进行分析,由并联系统中某一变流器导纳特性出发,分析得到其余变流器导纳变化对该变流器低频振荡特性的影响。利用仿真和实验验证了所得结论的正确性。根据低频振荡机理,提出了一种非交叉反馈虚拟阻抗与无限脉冲响应(Infinite impulse response,IIR)滤波器相结合的并网变流器低频振荡抑制方法。基于引入虚拟阻抗后并网变流器小信号阻抗模型,分析得出非交叉反馈虚拟阻抗能够有效抑制低频振荡,但同时给系统的动态响应特性带来了不利影响;采用非交叉反馈虚拟阻抗与IIR滤波器相结合的方法在有效抑制低频振荡的基础上可提高系统截止频率,改善动态性能。利用仿真和实验验证了所提方法在基本不影响原有动、稳态性能的同时能够快速有效抑制低频振荡,同时通过实验验证了多变流器运行工况下该方法对低频振荡抑制的可靠性。
【图文】：

图２－２逦并网变流器主电路与控制系统逡逑Ｆｉｇ．２－２邋Ｃｉｒｃｕｉｔ邋ａｎｄ邋ｃｏｎｔｒｏｌ邋ｓｙｓｔｅｍ邋ｏｆ邋ｇｒｉｄ－ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ邋ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ逡逑

图２－３逦级联结构示意图逡逑Ｆｉｇ．２－３邋Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ｃａｓｃａｄｅ邋ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ逡逑
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM46;TM712

【参考文献】

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本文编号：2610573