直流配电网在交流侧不平衡情况下的控制策略研究

发布时间：2020-07-12 21:31

【摘要】：随着电力电子技术的飞速发展,越来越多的新能源及直流负荷被应用和接入到目前的交流配电系统中,为传统交流配电网的稳定运行提出了诸多新的挑战。相比之下,基于电力电子技术的直流配电网,更适合新能源的接入,转换效率更高,且传输容量更大、可控性更强,为未来配电网的发展提供了一种新的技术方案。然而,当直流配电网所连交流电网或交流负荷发生三相不平衡时,交流脉动功率会对直流侧产生影响,危害配电网各端的稳定运行。为此,本文根据直流配电网的不平衡分类,分别设计了针对联网换流器及蓄电池单元的直流电压脉动抑制策略,以提高直流电压质量。完成的主要工作和成果如下:(1)建立了直流配电网各端的模型,包括联网换流器单元、蓄电池单元、风力发电单元、光伏发电单元以及交直流负荷单元。对各单元基础控制及用于协调网内功率的多模式分层调压策略进行了设计。搭建直流配电网六端仿真系统,为研究交流侧不平衡对直流配电网的影响提供平台。(2)分析了直流配电网交流侧不平衡对配电网直流电压的影响。针对交流电网不平衡及交流负荷不平衡下的电压源换流器分别进行建模和理论分析。通过对交直流功率交换的建模,分析了交流脉动功率对直流电压的影响,同时给出了直流脉动电压的计算方法。最后,仿真验证理论分析的正确性,为后续针对性消除直流电压二次脉动分量奠定基础。(3)针对交流电网不平衡情况,提出了用于联网换流器单元的直流电压脉动抑制策略。首先对PI、PR和准PR三种控制器进行了特性分析和对比,以用于后续控制策略设计中控制器的选择。其次,分析了直流电压二次脉动抑制原理,设计了基于二阶广义积分法的正负序分量提取策略。在此基础上,分别提出了基于双PI电流内环的控制系统设计以及性能更优的基于准PR电流内环的控制系统设计,并通过仿真对比验证了两种控制策略的有效性。(4)针对交流负荷不平衡情况,在三种控制器性能分析的基础上,提出蓄电池侧换流器基于准PR信号跟踪的控制系统设计,直接跟踪和抑制直流电压二次脉动分量,并通过仿真验证了控制策略的可行性,对比了不同参数下的控制效果,提高了直流侧的电压质量。
【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】：TM721.1

【参考文献】