【摘要】：微網(wǎng)是集成多類分布式電源(光伏發(fā)電、太陽能熱發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電、微型燃氣輪機等)、負荷(常用負荷、可切除負荷和敏感負荷)、儲能系統(tǒng)、控制裝置、保護裝置及能量管理系統(tǒng)構(gòu)成系統(tǒng)。微網(wǎng)相對傳統(tǒng)電網(wǎng)容量較小,但其輸出功率與負荷的變化功率較大,獨立運行時易受擾動影響。分布式發(fā)電的間接性、波動性導(dǎo)致功率輸出波動,影響了微網(wǎng)的穩(wěn)定性;大量的電力電子設(shè)備接入微網(wǎng),導(dǎo)致微網(wǎng)具有低慣性、弱阻尼。在多類分布式電源接入微網(wǎng)的條件下,選用可靠的控制方法有利于微網(wǎng)的安全運行,研究其穩(wěn)定性可了解不同接口類型的分布式電源對微網(wǎng)穩(wěn)定性的影響。本文圍繞這一主題,本文首先從建模角度研究了逆變型接口分布式電源穩(wěn)定性;然后從分布式電源的角度,研究了含逆變器接口與同步電機接口分布式電源的微網(wǎng)小信號穩(wěn)定。本文第一部分工作是對比了下垂控制的逆變型分布式電源的不同建模方法,并研究了其穩(wěn)定性。首先分別建立采用下垂控制的受控電壓源簡化模型的小信號模型和三環(huán)下垂控制的逆變器接口分布式電源的全階小信號模型。基于這兩類小信號模型,分別對下垂增益變化、線路阻抗變化、負荷阻抗變化進行穩(wěn)定性分析,并畫出特征值變化的根軌跡。最后根據(jù)PSCAD/EMTDC進行時域仿真及相似特征值根軌跡進行比較的結(jié)果顯示,當(dāng)研究三環(huán)下垂控制的逆變器接口分布式電源穩(wěn)定性,不考慮電壓電流內(nèi)環(huán)動態(tài)過程時,兩個分布式電源的特征值的根軌跡具有相同趨勢,因此研究三環(huán)下垂控制的逆變器接口分布式電源的穩(wěn)定性可用基于下垂控制的受控電壓源簡化模型的小信號模型代替,簡化了部分穩(wěn)定性研究中階數(shù)龐大的問題。第二部分是研究并分析了基于下垂控制的含同步發(fā)電機與電壓源型逆變器接口分布式電源的獨立運行的微網(wǎng)穩(wěn)定性。模型在建立時,既考慮了同步電機定子磁鏈變化和逆變器電壓電流環(huán)變化等快動態(tài)過程,也考慮了同步電機轉(zhuǎn)子變化等相對較慢的動態(tài)過程。建模時,首先在各自的dq坐標(biāo)系下建立兩個分布式電源及控制系統(tǒng)的小信號模型,其次取同步電機的dq坐標(biāo)系作為參考坐標(biāo)系,并將逆變器極其控制器數(shù)學(xué)模型、負荷模型、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)模型通過坐標(biāo)變化轉(zhuǎn)換到同步電機坐標(biāo)系下,最終建立了含著兩類分布式電源的全階模型。計算結(jié)果表明,合理選擇低通濾波器慣性時間常數(shù),增大同步電機慣性時間常數(shù),適當(dāng)增大線路阻抗中的電感有利于增強系統(tǒng)穩(wěn)定;增加系統(tǒng)的下垂增益會降低系統(tǒng)的穩(wěn)定性;加入同步電機接口的分布式電源后,系統(tǒng)的穩(wěn)定性增強。
[Abstract]:Microgrids are integrated with multiple types of distributed power sources (photovoltaic, solar thermal, wind, micro gas turbine, etc.), loads (common loads, removable loads and sensitive loads), energy storage systems, control devices, etc. The protection device and the energy management system constitute the system. The capacity of micro-grid is smaller than that of traditional power grid, but its output power and load power change greatly, so it is easy to be affected by disturbance when it operates independently. Because of the indirectness of distributed generation, the fluctuation of power output results in the fluctuation of power output, which affects the stability of micro-grid, and a large number of power electronic devices are connected to micro-grid, which results in low inertia and weak damping of micro-grid. Under the condition that many kinds of distributed power are connected to the micro-grid, the reliable control method is beneficial to the safe operation of the micro-grid. The research on the stability of the micro-grid can understand the influence of the distributed power supply of different interface types on the stability of the micro-grid. In this paper, firstly, the stability of distributed power supply with inverter interface is studied from the point of view of modeling, and then the stability of micro-grid with distributed power supply with inverter interface and synchronous motor interface is studied from the point of view of distributed power supply. In the first part of this paper, the different modeling methods of sag controlled inverter distributed power supply are compared, and its stability is studied. Firstly, the small-signal model of controlled voltage source simplified by drooping control and the full-order small-signal model of three-loop drooping inverter interface distributed power supply are established respectively. Based on these two kinds of small-signal models, the stability analysis of droop gain, line impedance and load impedance is carried out, and the root trajectory of eigenvalue variation is plotted. Finally, the time domain simulation based on PSCAD/EMTDC and the comparison of similar eigenvalue root trajectories show that when the distributed power supply stability of the inverter interface controlled by three-loop droop is studied, the dynamic process of voltage-current inner loop is not considered. The root trajectory of the eigenvalues of the two distributed power sources has the same trend. Therefore, the stability of the inverter interface distributed power supply with three-loop drooping control can be replaced by the small signal model of the simplified controlled voltage source model based on the droop control. The problem of large order in the study of partial stability is simplified. In the second part, the micro-grid stability of distributed power supply with interface between synchronous generator and voltage source inverter based on drooping control is studied and analyzed. When the model is built, the fast dynamic processes, such as the change of stator flux of synchronous motor and the change of voltage and current loop of inverter, are considered, as well as the relatively slow dynamic process such as the change of rotor of synchronous motor. In modeling, two small signal models of distributed power supply and control system are established in the respective dq coordinate system, then the dq coordinate system of synchronous motor is taken as the reference coordinate system, and the mathematical model and load model of inverter and controller are taken as the reference coordinate system. The grid structure model is transformed into synchronous motor coordinate system by coordinate change. Finally, the full-order model with two kinds of distributed power supply is established. The results show that selecting the inertia time constant of low pass filter reasonably, increasing the inertia time constant of synchronous motor and properly increasing the inductance in line impedance are beneficial to enhance the stability of the system, and increase the droop gain of the system will reduce the stability of the system. The stability of the system is enhanced by adding distributed power supply with synchronous motor interface.
【學(xué)位授予單位】：天津工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TM727

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本文編號：2464920