針對海上平臺多種新能源構(gòu)成的電力電子化直流微網(wǎng)系統(tǒng)具有低慣量、弱阻尼特性,以及海上新能源強(qiáng)的間歇性所引起的微網(wǎng)系統(tǒng)穩(wěn)定性問題,在風(fēng)力發(fā)電單元、光伏發(fā)電單元的接口直流變換器中,采用主動(dòng)式虛擬直流發(fā)電機(jī)技術(shù),即接口變換器的控制系統(tǒng)中加入直流發(fā)電機(jī)機(jī)械方程和電磁特性方程,使其具有直流發(fā)電機(jī)慣量特性與阻尼特性,減緩在風(fēng)、光發(fā)電單元出力突變時(shí)對母線電壓沖擊,以提高直流微網(wǎng)系統(tǒng)慣性。建立虛擬直流發(fā)電機(jī)控制小信號模型,分析其中慣量系數(shù)和阻尼系數(shù)對于系統(tǒng)穩(wěn)定性影響,利用小信號線性模型根軌跡獲得參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。仿真結(jié)果表明,采用所提出的虛擬直流發(fā)電機(jī)控制方法極大弱化了風(fēng)、光間歇性對母線電壓沖擊的影響,同時(shí)提高了弱電網(wǎng)特性下微網(wǎng)穩(wěn)定性,驗(yàn)證了該方法理論正確性與可行性,在新能源獨(dú)立供電弱網(wǎng)條件下具有廣泛的應(yīng)用前景。

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【部分圖文】：

圖1 海上平臺風(fēng)、光、儲直流微網(wǎng)系統(tǒng)圖

僅以風(fēng)、光、儲構(gòu)成的海上平臺直流微網(wǎng)系統(tǒng)為研究對象，其電路結(jié)構(gòu)見圖1，系統(tǒng)由風(fēng)、光發(fā)電單元、儲能單元、負(fù)載單元以及所有單元接入直流母線所需的并網(wǎng)接口變換器構(gòu)成。由于海上平臺面積有限、負(fù)載容量不大，風(fēng)力發(fā)電可選用小型直驅(qū)永磁風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其兩級功率變換器的前級為整流電路，實(shí)現(xiàn)風(fēng)能的最....

圖2 Boost變換器與直流發(fā)電機(jī)類比圖

式中：I為電樞電流；P為電磁功率；J為轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；D為阻尼系數(shù)；Tm、Te為機(jī)械轉(zhuǎn)矩和電磁轉(zhuǎn)矩；ω為直流發(fā)電機(jī)實(shí)際角速度；ω0為額定角速度；E為直流電機(jī)電樞電壓。當(dāng)直流電機(jī)機(jī)械功率突變時(shí)，直流發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量D和阻尼系數(shù)J使機(jī)械角速度變化緩慢。則電磁功率變化減緩，因此直流發(fā)電機(jī)的感....

圖3 虛擬直流發(fā)電機(jī)控制原理圖

當(dāng)勵(lì)磁電流一定時(shí)，感應(yīng)電樞電動(dòng)勢與角速度成正比，根據(jù)直流發(fā)電機(jī)的機(jī)械方程可知，通過調(diào)節(jié)角速度可以調(diào)節(jié)感應(yīng)電動(dòng)勢，進(jìn)而維持輸出端電壓穩(wěn)定。因此由虛擬直流電機(jī)的機(jī)械和電磁方程可得虛擬直流電機(jī)控制原理圖見圖3。根據(jù)圖3知在實(shí)現(xiàn)虛擬直流電機(jī)的控制中，需要產(chǎn)生機(jī)械功率Pm作為控制側(cè)的輸入。....

圖4 直流變換器虛擬直流發(fā)電機(jī)控制框圖

在DC/DC變換器的控制框環(huán)節(jié)中加入虛擬直流發(fā)電機(jī)環(huán)節(jié)，就可將直流發(fā)電機(jī)機(jī)械環(huán)節(jié)中的慣量和阻尼引入到DC/DC變換器，從而減緩由新能源發(fā)電單元的間歇性對母線電壓的沖擊。因此結(jié)合虛擬直流發(fā)電機(jī)和直流變換器雙環(huán)控制環(huán)節(jié)就可構(gòu)成直流變換器主動(dòng)式虛擬直流發(fā)電機(jī)慣性控制�？刂瓶驁D見圖4。根....

本文編號：4042868