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煤层气抽采直流微网建模与稳定性分析

发布时间:2018-04-15 19:02

  本文选题:煤层气抽采机 + 直流微网 ; 参考:《电工技术学报》2017年14期


【摘要】:针对目前煤层气抽采现场用电不合理现状,构建一种新型煤层气抽采直流微网供电系统,并对该直流微网系统稳定性及控制策略进行研究。煤层气抽采直流微网供电系统分三层结构:第一层由光伏和蓄电池组成能量供给层;第二层由双向Buck/Boost变换器构成能量传输和分配层;第三层由煤层气抽采机构成负荷层。基于此架构推导了第一、二层输出阻抗Zo(s),并建立第三层煤层气抽采机电动机输入阻抗Zin(s)与受控源K??m串联的小信号模型,在此基础上得到系统全局小信号模型。考虑到呈现负阻抗特性的煤层气抽采机电动机周期性动态交变负荷引起的系统不稳定,在能量传输和分配层分析并讨论了一种基于虚拟阻抗的直流微网稳定性控制策略,以及利用下垂控制实现负荷功率动态平衡分配的方法。进一步利用阻抗匹配原则求解多项式1/(1+Zo(s)/Zin(s))主导极点,比较采取该稳定性控制策略前后的主导极点位置并分析直流微网系统稳定性。最后基于Matlab/Simulink搭建由光伏阵列、储能单元和煤层气抽采机组成的煤层气抽采直流微网系统模型,系统仿真证明了稳定性控制策略的有效性。
[Abstract]:A new type of DC microgrid power supply system for coal-bed methane extraction and mining is constructed, and the stability and control strategy of the DC micro-grid system are studied.The DC microgrid power supply system of coal-bed methane extraction is divided into three layers: the first layer is composed of photovoltaic and battery energy supply layer, the second layer is composed of bi-directional Buck/Boost converter, and the third layer is composed of coal-bed methane extraction mechanism to form load layer.Based on this framework, the first and second layer output impedance Zosn is derived, and the small signal model of the third layer coal-bed methane pumping machine motor input impedance Zinsm in series with the controlled source KPM is established. On this basis, the global small signal model of the system is obtained.Considering the instability caused by the periodic dynamic alternating load of the coal-bed methane pumping machine motor with negative impedance, a kind of DC microgrid stability control strategy based on virtual impedance is analyzed and discussed in the energy transmission and distribution layer.And the method to realize load power dynamic balance distribution by droop control.Furthermore, by using the impedance matching principle, the dominant poles of polynomial 1 / 1 Zosm / / Zinnsn are solved, the dominant poles before and after the stability control strategy are compared and the stability of DC microgrid systems is analyzed.Finally, based on Matlab/Simulink, a DC microgrid model of coal-bed methane extraction is built, which is composed of photovoltaic array, energy storage unit and coal-bed methane extraction machine. The system simulation proves the effectiveness of the stability control strategy.
【作者单位】: 中国矿业大学(北京)机电与信息工程学院;山西蓝焰煤层气集团有限责任公司;
【基金】:国家自然科学基金(51577187) 国家科技重大专项(2011ZX05063)资助项目
【分类号】:TD712.6

【参考文献】

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本文编号:1755381


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