含虚拟惯性控制的直流微电网稳定性分析

发布时间：2020-06-28 09:46

【摘要】：随着能源短缺和环境问题日益严峻,分布式电源在电网中占的比重越来越大,直流微电网凭借可以充分利用分布式电源功率的优势,日益引起重视。但直流微电网中存在大量的电力电子装置,是一个低惯性系统,在功率随机扰动情况下,电压质量变的很差。因此虚拟惯性控制被广泛研究,但是虚拟惯性控制对直流微电网的稳定性需要深入分析。因此,本文完成的主要工作和成果如下:(1)介绍直流微电网结构,建立风电单元、储能单元、并网换流器和负载单元的数学模型,并分析其工作原理和控制策略。搭建包含上述四部分的直流微电网系统,为后续研究提供理论基础。(2)以含虚拟惯性控制的直流微电网为研究对象,推导并网换流器和恒功率负载的小信号模型,得到电源侧输出阻抗和负载输入阻抗。根据频率分析法和阻抗匹配准则,分析虚拟惯性系数和恒功率负载对电源输出阻抗和负载输出阻抗的影响,根据稳定判据,判断系统稳定性。(3)为解决附加虚拟惯性控制和恒功率负载削弱系统阻尼、导致直流母线电压产生高频谐振的问题,从阻抗匹配的角度出发,利用有源阻尼的思想,提出并网换流器串联虚拟阻抗的方法。分析并提取输出阻抗的尖峰量,在控制系统中将该尖峰函数以虚拟阻抗的形式补偿到原阻抗,达到减小输出阻抗的目的。针对不同虚拟惯性系数和负载功率,给出了虚拟阻抗的具体计算过程,利用Middlebrook判据对串联虚拟阻抗后系统的稳定性进行判断。(4)在Matlab/Simulink中建立直流微电网模型并进行时域仿真,在RT-LAB实时仿真平台进行实验测试,验证了本文稳定性分析的正确性和串联虚拟阻抗方法的有效性。
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM712

【参考文献】

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本文编号：2732866