虚拟同步发电机技术及系统稳定控制策略研究

发布时间：2020-06-07 13:55

【摘要】：随着直流输电工程迅速增长以及传统同步发电机组装机比例减少,电力系统将呈现出电力电子化的趋势,导致电网惯量降低、阻尼减弱,抗扰动能力下降。并网电力电子装置具有类似同步发电机的运行特性,可实现换流装置的友好接入并提高电力系统稳定性。论文以VSC-HVDC逆变站为研究对象,重点研究虚拟同步发电机参数设置,主要从虚拟同步发电机建模,惯性时间常数和阻尼系数对本体小信号稳定性的影响及其接入系统对系统小干扰稳定、暂态稳定的影响等方面展开具体研究,主要研究内容如下:(1)建立了VSC-HVDC逆变站的虚拟同步发电机模型。仿真验证了换流站输出有功和无功功率的动态响应出现振荡状态,验证了虚拟同步发电机控制方案的可行性。(2)提出虚拟同步发电机转动惯量和阻尼系数的协同自适应调节策略。利用虚拟同步发电机转动惯量和阻尼系数两者都能灵活调节的优势,提出一种多参数协同自适应调节策略,在MATLAB/Simulink软件中进行仿真实验,有功功率和角速度的超调量最小,证明了所提出的多参数协同自适应调节策略的有效性,验证了所提出控制策略的有效性。(3)分析了虚拟惯性时间常数对互联电网小干扰稳定影响。首先对联网等值系统线性化处理,求出低频振荡衰减因子的解析表达式;然后分析了不同场景下惯性时间常数对小干扰稳定水平的影响程度,最后在两区四机经典模型中进行算例仿真验证结论,这对于研究虚拟同步发电机参数整定和互联系统的区域振荡稳定分析及控制具有一定的参考价值。(4)研究了考虑多目标的虚拟同步发电机关键参数整定问题。建立考虑虚拟同步发电机本体模型的小信号稳定和虚拟同步发电机接入系统的小干扰稳定多目标优化模型;提出基于非支配排序和拥挤距离的多目标粒子群算法和熵权复合模糊物元法相结合的多目标优选方法,在两机系统中仿真验证了所提优化模型和算法对于研究虚拟同步发电机参数整定和互联系统的区域振荡稳定分析及控制具有一定的参考价值。(5)分析了虚拟惯性时间常数对互联电网暂态稳定影响。基于暂态能量函数法,利用虚拟同步发电机使得系统惯性时间常数可变和可调的特性,分别研究了单机无穷大系统和等值两机系统中惯性时间常数对互联电网暂态稳定性的影响,最后在两区四机经典模型中验证了结论,对于虚拟同步发电机参数整定和研究互联系统的暂态稳定分析及控制具有一定的参考价值。
【图文】：

惯性时间常数,规律,惯性时间,场景

(c) 场景(3)图 4-4 随惯性时间常数的变化规律4，，将场景(1)、(2)、(3)对比发现：时间常数比阻尼系数大一个数量级时，惯性时间常较小，总体呈现阻尼随惯性常数增大而微弱减小的的影响；时间常数和阻尼系数是同一数量级时，惯性时间常较大，尤其是惯性时间常数较小时影响很大，并且体场景重点关注惯性时间常数和阻尼系数的共同影与分析lab 软件在经典的两区四机系统中进行仿真，两区四体参数见附录 A。将两区四机系统的 G1 和 G4 换中 G1 和 G4 为虚拟同步发电机，即 G1、G4 的惯性
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TM712;TM341

【参考文献】