【摘要】：近年來,隨著分布式發(fā)電單元滲透率上升,電網(wǎng)運(yùn)行特性不斷發(fā)生變化,更容易引發(fā)電網(wǎng)阻塞、電壓穩(wěn)定性降低等問題。仿真技術(shù)作為一種現(xiàn)代化的尖端技術(shù),可對多種復(fù)雜環(huán)境下的實(shí)際系統(tǒng)及過程進(jìn)行模擬,廣泛應(yīng)用于科學(xué)研究及電力裝置的生產(chǎn)測試中。其中,功率硬件在環(huán)仿真(power hardware in the loop,PHIL)技術(shù)作為一種新興仿真技術(shù),有效結(jié)合了傳統(tǒng)數(shù)字仿真和物理模擬的優(yōu)點(diǎn)。它把實(shí)際系統(tǒng)進(jìn)行“拆分”,將易于進(jìn)行準(zhǔn)確數(shù)學(xué)建模的部分結(jié)構(gòu)載入到數(shù)字仿真機(jī)中;其他結(jié)構(gòu)通過功率接口接入數(shù)字仿真機(jī),實(shí)現(xiàn)與數(shù)字側(cè)模型的信號交互,降低了仿真成本。由于PHIL仿真技術(shù)結(jié)合了數(shù)字仿真和物理模擬的優(yōu)點(diǎn),能有效模擬電網(wǎng)的各種復(fù)雜工況,是一種新型的電力系統(tǒng)研究手段。接口算法實(shí)現(xiàn)了數(shù)字端和物理端的信號交互和能量傳輸,是研究PHIL仿真的關(guān)鍵技術(shù)。因此,本文針對PHIL系統(tǒng)接口算法的關(guān)鍵問題展開研究,主要研究內(nèi)容如下:首先,綜述了幾種典型的接口算法;將理想變壓器模型法(ideal transformer model,ITM)和阻尼阻抗法(damping impedance method,DIM)作為主要研究對象,通過對PHIL系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)學(xué)建模,對比分析了基于ITM和DIM的PHIL仿真系統(tǒng)的穩(wěn)定性。然后,提出了仿真精度頻域評估指標(biāo),采用直觀的多維圖示法,在考慮DIM的阻抗測量存在偏差的情況下,分析對比DIM與ITM接口系統(tǒng)的仿真精度,并討論等效阻抗、延時類型、諧波分量(諧波頻率界定在2 kHz內(nèi))等因素對仿真精度的影響,并為配置PHIL系統(tǒng)提供了參考意見:(1)在多數(shù)低壓強(qiáng)電網(wǎng)狀況下,可優(yōu)先考慮ITM,其他情況盡量選擇DIM;(2)對于PHIL系統(tǒng)的硬件選擇方面,為了提高系統(tǒng)仿真精度,優(yōu)先考慮基于FPGA(實(shí)時仿真延時小)的仿真機(jī),再考慮用線性功放替代開關(guān)功放。最后,討論了DIM接口系統(tǒng)中阻尼阻抗支路存在的意義,分析了阻抗匹配程度與DIM接口系統(tǒng)仿真精度的關(guān)系。研究了DIM接口系統(tǒng)的阻抗測量技術(shù),包括掃頻法、白噪聲擾動注入法、復(fù)合正弦擾動注入法等,比較三者之間的優(yōu)缺點(diǎn),權(quán)衡利弊后,選用復(fù)合正弦擾動注入法進(jìn)行阻抗測量。基于MATLAB/Simulink仿真環(huán)境,設(shè)計(jì)了四組各具代表性的仿真案例:(1)HUT側(cè)為單相RLC網(wǎng)絡(luò);(2)HUT側(cè)為單相并網(wǎng)逆變器;(3)三相不對稱無源RLC網(wǎng)絡(luò);(4)HUT側(cè)為三相并網(wǎng)逆變器,驗(yàn)證所提阻抗測量策略在DIM接口系統(tǒng)中的可行性。
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TM743

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2708948