本文關(guān)鍵詞：直流逆變型分布式電源動(dòng)態(tài)建模及其小擾動(dòng)穩(wěn)定性研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：逆變型接口分布式發(fā)電作為新能源發(fā)電的主要形式之一,已在微電網(wǎng)及規(guī)�；履茉措娬局腥〉脧V泛應(yīng)用。其中,以光伏發(fā)電和燃料電池發(fā)電為代表的直流逆變型分布式電源(Distributed Generation,DG)是其重要組成部分。逆變器接口雖然使DG運(yùn)行和控制更加靈活,但直流逆變型分布式電源其電池本身無(wú)旋轉(zhuǎn)慣量約束,同時(shí)逆變器及其控制系統(tǒng)具有高動(dòng)態(tài)和強(qiáng)非線性,當(dāng)系統(tǒng)受到擾動(dòng)時(shí),因系統(tǒng)慣量小而更易引發(fā)振蕩失穩(wěn),因此在含逆變接口微網(wǎng)小信號(hào)建模穩(wěn)定性分析中得到廣泛關(guān)注。此外,有別于水電、火電、風(fēng)機(jī)等旋轉(zhuǎn)型電源,直流逆變型分布式電源本身不存在電磁量與機(jī)械量不平衡的動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定問題,但其規(guī)�；尤敫淖兞司W(wǎng)絡(luò)原有的潮流分布、通道傳輸功率及系統(tǒng)等效慣量,其對(duì)系統(tǒng)阻尼特性的影響也不可忽略。本文首先分析了固體氧化物燃料電池(SOFC)的工作特性、運(yùn)行機(jī)理及并網(wǎng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性,建立了充分考慮各模塊特性的發(fā)電系統(tǒng)全階狀態(tài)空間模型,并在其特征分析和電池動(dòng)特性時(shí)間尺度分析的基礎(chǔ)上,忽略了逆變控制系統(tǒng)高動(dòng)態(tài)和SOFC電池的慢動(dòng)態(tài),指出SOFC在小擾動(dòng)過程中可用等效的電壓源描述,實(shí)現(xiàn)了模型降階,提出了適應(yīng)于微網(wǎng)小信號(hào)建模分析的,用一階動(dòng)態(tài)環(huán)節(jié)描述的燃料電池發(fā)電系統(tǒng)降階模型,最后通過Matlab/simulink仿真驗(yàn)證了理論分析的有效性和正確性。建立了充分考慮電池U-I外特性、直流側(cè)電容動(dòng)特性和逆變器及控制系統(tǒng)動(dòng)特性等重要環(huán)節(jié)的光伏發(fā)電系統(tǒng)小信號(hào)模型,然后在其特征分析的基礎(chǔ)上,基于阻尼轉(zhuǎn)矩分析(Damping Torque Analysis, DTA)的方法分析了光伏發(fā)電系統(tǒng)阻尼成因,推導(dǎo)了無(wú)功電流內(nèi)環(huán)模式的性質(zhì)判定條件,結(jié)合特征值軌跡分析了系統(tǒng)特征模式隨參數(shù)變化的規(guī)律,并基于此提出了系統(tǒng)控制參數(shù)的優(yōu)化方法；最后依此優(yōu)化設(shè)計(jì)了系統(tǒng)控制參數(shù),并通過非線性時(shí)域仿真對(duì)比驗(yàn)證了上述分析的正確性。研究表明：光伏發(fā)電系統(tǒng)的阻尼由其與同步機(jī)動(dòng)力學(xué)阻尼類似的電氣阻尼現(xiàn)象決定,系統(tǒng)等效阻尼系數(shù)與等效同步系數(shù)及各狀態(tài)變量間的耦合關(guān)系共同決定了特征模式的性質(zhì)。光伏發(fā)電系統(tǒng)工作于單位功率因數(shù)時(shí),無(wú)功電流內(nèi)環(huán)模式與其他模式解耦,其阻尼由無(wú)功電流內(nèi)環(huán)比例系數(shù)和逆變出口側(cè)等值電阻提供,其性質(zhì)可直接由判定條件確定。根據(jù)DTA分析結(jié)果,合理選擇控制參數(shù),可提升系統(tǒng)阻尼,改善系統(tǒng)受擾暫態(tài)特性。在電力系統(tǒng)綜合仿真程序(PSASP)中建立了規(guī)�；夥l(fā)電系統(tǒng)的機(jī)電暫態(tài)模型,然后利用EPRI-36節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)測(cè)試了不同工況下,光伏發(fā)電接入不同位置及不同滲透率對(duì)互聯(lián)系統(tǒng)阻尼特性和特征模態(tài)的影響。研究表明：光伏發(fā)電系統(tǒng)本身不參與系統(tǒng)的機(jī)電振蕩,其按不同滲透率和不同位置接入時(shí),均是通過改變系統(tǒng)平衡點(diǎn),從而影響系統(tǒng)阻尼特性；光伏發(fā)電系統(tǒng)接入對(duì)系統(tǒng)的影響因其運(yùn)行方式不同而顯示出差異化的特征,同步機(jī)組采用停機(jī)維持負(fù)荷平衡的運(yùn)行方式時(shí),與停機(jī)機(jī)組強(qiáng)相關(guān)的局部模式會(huì)消失；當(dāng)光伏發(fā)電滲透率增加,所在母線機(jī)組采用降低出力維持負(fù)荷平衡的運(yùn)行方式時(shí),由于系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)備用增加,與降出力機(jī)組強(qiáng)相關(guān)的局部模式阻尼特性呈現(xiàn)增大的趨勢(shì)。
【關(guān)鍵詞】：光伏電池 燃料電池 逆變型接口 降階模型 小信號(hào)建模 特征分析 阻尼轉(zhuǎn)矩分析 阻尼特性 小擾動(dòng)穩(wěn)定
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TM743;TM61
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 第1章 緒論11-23
• 1.1 課題研究背景和意義11-12
• 1.2 含分布式新能源發(fā)電的系統(tǒng)穩(wěn)定性概述12-16
• 1.2.1 電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的定義及分類12-13
• 1.2.2 含分布式新能源發(fā)電的系統(tǒng)穩(wěn)定性13-16
• 1.3 含分布式新能源發(fā)電系統(tǒng)小擾動(dòng)穩(wěn)定性研究基本方法及現(xiàn)狀16-21
• 1.3.1 小擾動(dòng)穩(wěn)定分析的基本方法16-19
• 1.3.2 規(guī)�；⒕W(wǎng)對(duì)系統(tǒng)阻尼特性的影響19-21
• 1.3.3 含多微源的逆變微網(wǎng)小信號(hào)動(dòng)態(tài)特性分析21
• 1.4 本文主要工作內(nèi)容及各章節(jié)安排21-23
• 第2章 燃料電池發(fā)電系統(tǒng)狀態(tài)空間降階模型23-39
• 2.1 燃料電池發(fā)電系統(tǒng)數(shù)字仿真模型24-31
• 2.1.1 燃料電池發(fā)電系統(tǒng)拓?fù)?/span>24
• 2.1.2 固體燃料電池工作原理及建模24-27
• 2.1.3 發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)逆變器數(shù)學(xué)建模27-30
• 2.1.4 逆變并網(wǎng)系統(tǒng)控制策略30-31
• 2.2 燃料電池發(fā)電系統(tǒng)狀態(tài)空間模型31-33
• 2.2.1 電池堆狀態(tài)空間模型31-32
• 2.2.2 逆變并網(wǎng)系統(tǒng)狀態(tài)空間模型32-33
• 2.3 燃料電池發(fā)電系統(tǒng)狀態(tài)空間模型降階33-38
• 2.3.1 發(fā)電系統(tǒng)特征分析33-34
• 2.3.2 發(fā)電系統(tǒng)時(shí)間尺度分析34-35
• 2.3.3 小擾動(dòng)仿真驗(yàn)證35-37
• 2.3.4 燃料電池發(fā)電系統(tǒng)降階模型37-38
• 2.4 本章小結(jié)38-39
• 第3章 基于阻尼轉(zhuǎn)矩分析方法的光伏發(fā)電系統(tǒng)小信號(hào)建模分析39-52
• 3.1 光伏發(fā)電系統(tǒng)小信號(hào)建模40-43
• 3.1.1 光伏陣列建模40
• 3.1.2 直流側(cè)電容動(dòng)特性40-41
• 3.1.3 逆變器及控制系統(tǒng)模型41-42
• 3.1.4 光伏發(fā)電系統(tǒng)與電網(wǎng)接口模型42-43
• 3.2 光伏發(fā)電系統(tǒng)特征模式分析43-44
• 3.2.1 光伏發(fā)電系統(tǒng)全階模型43
• 3.2.2 特征模式與參與因子43-44
• 3.3 光伏發(fā)電系統(tǒng)阻尼特性分析44-48
• 3.3.1 光伏發(fā)電系統(tǒng)的阻尼成因44-45
• 3.3.2 光伏發(fā)電系統(tǒng)DTA45-47
• 3.3.3 特征值軌跡分析47-48
• 3.4 系統(tǒng)控制參數(shù)優(yōu)化選擇48-49
• 3.5 仿真驗(yàn)證49-51
• 3.5.1 光照階躍擾動(dòng)系統(tǒng)受擾響應(yīng)50
• 3.5.2 并網(wǎng)母線電壓跌落時(shí)系統(tǒng)受擾暫態(tài)響應(yīng)50-51
• 3.6 本章小結(jié)51-52
• 第4章 規(guī)�；夥l(fā)電并網(wǎng)對(duì)系統(tǒng)阻尼特性影響研究52-65
• 4.1 光伏發(fā)電單元機(jī)電暫態(tài)UD建模52-55
• 4.1.1 光伏陣列UD建模53-54
• 4.1.2 直流側(cè)電容動(dòng)特性模型54
• 4.1.3 VSC及其控制系統(tǒng)模型54-55
• 4.1.4 規(guī)�；夥l(fā)電系統(tǒng)動(dòng)態(tài)等值和機(jī)網(wǎng)轉(zhuǎn)換接口55
• 4.2 含光伏發(fā)電單元的小擾動(dòng)穩(wěn)定性計(jì)算方法55-57
• 4.2.1 光伏發(fā)電單元潮流及機(jī)電暫態(tài)仿真算法56
• 4.2.2 PSASP小擾動(dòng)穩(wěn)定性計(jì)算方法56-57
• 4.3 規(guī)�；夥⒕W(wǎng)對(duì)系統(tǒng)阻尼的影響57-64
• 4.3.1 測(cè)試系統(tǒng)57-59
• 4.3.2 小擾動(dòng)計(jì)算和特征模態(tài)分析59-64
• 4.3.3 結(jié)果分析與討論64
• 4.4 本章小結(jié)64-65
• 結(jié)論65-68
• 參考文獻(xiàn)68-73
• 致謝73-74
• 附錄A 攻讀學(xué)位期間所發(fā)表的學(xué)術(shù)成果目錄74-75
• 附錄B 攻讀學(xué)位期間參與的科研項(xiàng)目75

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  本文關(guān)鍵詞：直流逆變型分布式電源動(dòng)態(tài)建模及其小擾動(dòng)穩(wěn)定性研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：276131