直流配电网谐振特性分析

发布时间：2020-07-16 19:16

【摘要】：随着智能电网技术的发展,电网消纳各种逆变型分布式能源、接入新型直流负荷和电力电子化的需求不断增长。直流配电网具有可控性高、消纳能力强、供电质量好以及不存在频率稳定和无功补偿问题等优点,已成为新的发展趋势。然而,由于大量电力电子装置的接入,导致谐波成分多样和系统频率特性复杂,使得直流配电网的谐振风险大大增大,严重影响系统的安全稳定运行。因此,本文围绕直流配电网的谐振特性开展研究工作,主要内容包括:(1)基于动态相量研究建立了直流配电网关键元件及网络的数学模型,包括三相并网换流器(G-VSC)、三相交流负载接口换流器(L-VSC)、双向隔离型DC/DC换流器的序分量动态相量模型和单相电压源型换流器(SPVSC)、直流线路、直流负荷的动态相量模型,通过方程联立,得到了状态空间方程描述的直流配电网数学模型。(2)提出了基于节点阻抗矩阵的直流配电网谐振特性分析方法。在各元件的数学模型基础上,通过方程简化,建立了直流配电网中各关键元件的稳态等值电路模型,进而构成直流配电网的等值电路模型,并用节点阻抗矩阵描述各节点间电流电压关系。通过分析节点阻抗矩阵的自阻抗和互阻抗频率特性,获得系统的谐振特性以及直流线路参数、换流器支撑电容等对谐振特性的影响。(3)提出了基于小干扰模型的直流配电网谐振特性分析方法。基于直流配电网的动态相量状态空间方程,建立了直流配电网小干扰模型。通过求取特征值对系统进行了模态分析,获得了直流配电网的谐振模式。通过灵敏度分析,以及研究系统主导特征根随控制参数、功率以及直流侧支撑电容等的变化情况,识别了引起直流配电网谐振问题的主要成因。(4)利用小干扰模型分析了单相并网换流器作为主控单元的直流配电网谐振特性,获得了单相并网和三相并网两种并网方式下直流配电网谐振特性异同及其影响因素,重点分析了加装直流侧二次纹波滤波器对单相换流器并网的直流配电网谐振特性的影响。本文通过对直流配电网谐振特性的相关研究,可为不同拓扑下直流配电网谐振特性的分析提供理论基础和研究方法,为谐振抑制策略的提出提供理论支撑。
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM721.1
【图文】：

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本文围绕直流配电网潜在的谐振问题开展研究，基于动态相量建立了直流配电网的数学模型，通过系统节点阻抗矩阵和小干扰模型研究了直流配电网的谐振特性及影响因素，为直流配电网谐振问题的分析提供了理论基础和研究工具，对降低系统谐振风险具有重要意义。1.2 研究现状1.2.1 直流配电网的国内外研究现状近年来，国内外学者对不同电压等级的直流配电网开展了理论研究和示范工程应用取得了一定的研究成果。1. 国外研究现状2006 年日本大阪大学提出了直流电压等级为±170V 的双极直流配电系统结构[13]如图 1-1 所示，该系统通过变压器从 6.6kV 配电网获取 230V 三相交流电，经过双向

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【参考文献】