下垂控制逆变器的动态功角振荡及其抑制策略

发布时间：2020-07-20 15:19

【摘要】：在电力系统电力电子化的背景下,逆变器动态的时间尺度已和线路网络动态的时间尺度处于同一等级,传统大电网中的静态功角特性已不适合描述逆变器的功率传输过程。下垂控制逆变器由于惯性小,响应快,易于双闭环控制系统和线路网络发生动态交互,因此双闭环输出阻抗和线路电感磁链的动态在功率传输过程变现出来,功率传输特性呈动态功角特性。对于动态功角特性,本文总结现有文献,发现动态功角特性还有三个方面亟待解决。第一方面,动态功角特性缺乏明确定义,现有文献大多从字面意思理解动态功角特性,即功率传输的动态过程。动态功角特性本质是建模问题,所以定义动态功角特性需要从模型之间的关系出发,定义动态功角特性可以帮助理解其在功率传输详细时域模型中的地位和其所变现出的动态功角振荡的频段。第二方面,动态功角特性模型的完善,现有文献只考虑线路电感磁链变化对动态功角特性的影响而忽略了双闭环输出阻抗,双闭环输出阻抗会重塑系统的阻抗特性必然会对动态功角特性产生影响。第三方面,动态功角振荡的抑制策略,现有文献大多采用虚拟电阻抑制动态功角振荡,但是虚拟电阻会增加下垂控制逆变器系统的功率耦合程度,影响系统的稳态性能,因此需要找出一种阻尼策略抑制动态功角振荡的同时不影响系统的稳态性能。本文的主要内容是关于以上三个问题的回答。关于动态功角特性,本文深入分析了动态相量法建模思想,结合传统静态功角特性是功率传输的一阶稳态相量模型的基础上,定义动态功角特性是功率传输的一阶动态相量模型。此定义表明了动态功角特性反映的是功率传输的低频动态形为,动态功角振荡是下垂控制逆变器系统中的低频振荡模式。关于动态功角特性建模的完善,本文采用了输出阻抗和等效电路两种手段完善了动态功角特性模型,两种手段得出了相同的结果,验证了本文分析的动态功角特性和动态功角振荡的正确性。关于动态功角振荡的抑制策略,本文采取了暂态虚拟阻抗策略抑制动态功角振荡,暂态虚拟阻抗策略可以不影响系统稳态性能的同时抑制动态功角振荡改善系统的动态过程。本文还比较了暂态虚拟电阻和暂态虚拟电抗两种虚拟策略,发现暂态虚拟电抗能更好的改造功率传输特性,能更有效的抑制动态功角振荡。
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM464
【图文】：

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【参考文献】