【摘要】：微電網是解決大電網中分布式電源大規(guī)模接入問題的有效途徑,不僅充分發(fā)揮了分布式電源的優(yōu)勢,還對配電網起到支撐作用,增強了供電可靠性并提高系統穩(wěn)定性,其應用潛力巨大。交直流混合微電網實現了直流供電與交流供電的優(yōu)勢互補,是微電網未來發(fā)展的必然趨勢。但是目前針對微電網的建模大多集中在直流微電網或交流微電網,且單一的建模方法無法很好地適用于交直流混合微電網的建模。為了深入了解交直流混合微電網的動態(tài)特性,就必須尋求簡單有效的方法建立其整體模型。除此之外,穩(wěn)定性分析也是微電網研究的重要內容,但大多僅僅涉及小干擾穩(wěn)定性分析,針對微電網暫態(tài)過程的穩(wěn)定性分析的研究則尚不成熟。全面地對交直流混合微電網進行穩(wěn)定性分析,對于保障其安全穩(wěn)定運行也具有十分重要的意義。本文以交直流混合微電網為研究對象,分別從建立數學模型、完善穩(wěn)定性分析方法兩個方面對其做了系統的研究,主要工作如下:首先介紹了課題的研究背景與意義,對微電網建模和穩(wěn)定性分析的研究現狀進行了總結。結合交直流混合微電網同時包含直流量和正弦交流量的特點,對狀態(tài)空間平均法和動態(tài)相量法作了詳細介紹,明確了它們在直流、交流部分建模的優(yōu)勢。其次對交直流混合微電網的拓撲結構做等效簡化,將其分為三個部分:直流微源與直流負載、交流微源與交流負載以及互聯變換器。針對這三部分的不同特點,在直流部分采用狀態(tài)空間平均法,在交流部分采用動態(tài)相量法,并對互聯變換器作數學等效,建立了基于混合建模方法的交直流混合微電網整體模型。該混合建模方法充分考慮了交直流混合微電網三部分各自的特點,應用合適的建模方法,大大簡化了其建模過程,在保證精度的前提下減小計算量。再次明確了交直流混合微電網靜態(tài)穩(wěn)定性的概念,在其整體模型的基礎上作線性化處理,推導出系統的小信號模型。然后應用特征值分析法的基本理論,對交直流混合微電網系統作靜態(tài)穩(wěn)定性分析,并仿真加以驗證。仿真結果表明,系統控制參數是影響交直流混合微電網系統靜態(tài)穩(wěn)定性的重要因素。然后闡述了交直流混合微電網暫態(tài)穩(wěn)定性分析的重要意義,并對交直流混合微電網暫態(tài)過程的特性進行分析。針對李雅普諾夫直接法的局限和不足,提出了三種基于交直流混合微電網整體模型的數值分析法,仿真結果證明了數值分析法的正確性。在實際系統中,可以根據對計算精度和計算速度的具體要求選擇合適的數值分析法,靈活而高效。最后簡要介紹了半實物仿真和RT-LAB實時仿真系統的工作原理,針對交直流混合微電網穩(wěn)態(tài)運行、靜態(tài)穩(wěn)定、暫態(tài)穩(wěn)定三種狀態(tài)分別進行實時半實物仿真實驗,并與穩(wěn)定性分析結論和仿真實驗結果對比分析,驗證了交直流混合微電網的混合建模方法及其穩(wěn)定性分析的正確性。
【學位授予單位】：山東大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TM727
【圖文】：

到新的穩(wěn)態(tài)運行點的能力，也稱為大擾動穩(wěn)定性，大擾動通常包括運行模式切換、逡逑系統內部故障、負荷脫落等［４１４５］。逡逑圖１－３所示為微電網穩(wěn)定性的分類示意圖。孤島型微電網的穩(wěn)定性指標一般逡逑可以歸納為電壓穩(wěn)定性和頻率穩(wěn)定性，而并網型微電網由大電網提供頻率支撐，逡逑因此其穩(wěn)定性指標一般是指電壓穩(wěn)定性。微電網所受擾動的大小不同，其導致的逡逑微電網過渡階段的時間尺度也不同，一般來說，小擾動后的過渡階段比大擾動后逡逑的過渡階段時間短。受益于與大電網相連，并網型微電網系統的穩(wěn)定性較高，其逡逑受到擾動后的過渡階段相對較快。逡逑＇微電Ｎ穩(wěn)定性￣逡逑Ｖ邐邐邐Ｊ逡逑＇并網型邐ｆ孤島型、逡逑微電網邐微電網逡逑＼邐邐／邐Ｖ邐邐Ｊ逡逑靜態(tài)邐ｆ暫態(tài)１邐ｆ邋靜態(tài)邐ｆ邋暫態(tài)＇逡逑穩(wěn)定性邐Ｉ穩(wěn)定性邐ｔ穩(wěn)定性邐Ｉ穩(wěn)定性逡逑’電壓邐ｆ電壓邐ｆ電壓，＞頻率１逡逑穩(wěn)定性邐穩(wěn)定性邐穩(wěn)定性邐穩(wěn)定性逡逑、邐？邐－／邐Ｖ邐邐，／邐Ｖ邐邋＞逡逑（短期）［超ｉ期）丨短期）［短期］ｆ長期）（超▲期Ｈ短期）（長期逡逑圖１－３微電網穩(wěn)定性分類逡逑文獻［２７］對微電網穩(wěn)定性問題進行了詳細的歸納和分類，在介紹微電網運行逡逑特性的基礎上

節(jié)約成本。逡逑本文的研究對象是孤島模式下基于下垂控制的交直流混合微電網系統，其拓逡逑撲結構如圖３－１所示，主要由交流微源、直流微源、交流負載、直流負載和互聯逡逑變換器（Ｉｎｔｅｒｌｉｎｋｉｎｇ邋Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ，邋ＩＬＣ）五部分組成［４９］。逡逑ｍｍｒ＾Ｌ邐ｍｍ逡逑圖３－１交直流混合微電網拓撲結構示意圖逡逑１３逡逑

逡逑為了對交直流混合微電網進行詳細的分析和研究，現對圖３－１所示拓撲作如逡逑下簡化：直流子網可以簡化成為多臺下垂控制的ＤＣ／ＤＣ變流器和電阻性負荷的逡逑等效模型［１４］，其中ＤＣ／ＤＣ變流器采用雙向Ｂｕｃｋ－Ｂｏｏｓｔ型；在逆變器電壓／電流逡逑內環(huán)的控制參數設置合理的情況下，交流微源、逆變器及其濾波器可以等效為三逡逑相交流電源［２２－２３］，因此交流子網可以簡化成為多個具有下垂特性的三相交流電源逡逑和阻感負荷的等效模型；互聯變換器則可以簡化為理想的雙向ＤＣ／ＡＣ變換器，逡逑忽略其自身的損耗，在中央控制器（能量管理系統）的控制下對各微源與負荷進逡逑行協調優(yōu)化、監(jiān)控各變換器裝置的功率流動情況等［４５－４７】。交直流混合微電網簡化逡逑結構如圖３－２所示。逡逑直流母線邐交流母線逡逑！邐｜邋＾￣￣］￣ＴＪｉ｜邋Ｓ，邋＾－１邐ｊ逡逑Ｉ邋Ｔ邋１邋Ｉ—邋ｎｃ＝ｈＤＣ生一NN芒：邐ｉ邋｜逡逑ｉ邐Ｌ邋＾邋Ｔ邐「－——ｉ邐ｆ邋丨逡逑＂＾邋Ｕｓ＞邐（ｊ邋＝、邋Ｉ邋—！邐１邋＾ａｃ５邋ｊ邋ｊ邐N邋ｊ逡逑ｒ邋１邐！邋＿＿＿ｕＲｄｃ邋ｊ邋！邐邐！逡逑丨直流微源邐丨丨直流負栽｜邐丨５邋Ｉ逡逑＿邐？＂邋＂＂＂邐Ｌａ邋＿邋ｍｔｍ邋—邋Ｊ邐■邐Ｉ逡逑Ｉ交流殳或Ｉ逡逑Ｌ邐Ｊ逡逑圖３－２交直流混合微電網簡化結構示意圖逡逑３．３交流部分的動態(tài)相置模型逡逑交直流混合微電網的交流部分包括：交流微源、交流負載和互聯變換器的交逡逑流側這三個部分，這其中的變量以周期性正弦交流量為主，因此本文在這部分建逡逑模中采用動態(tài)相量法。逡逑設＆為第Ａ個微源的電壓

【參考文獻】

相關期刊論文 前10條

1 帥智康;鄒福筱;涂春鳴;沈征;;微網暫態(tài)穩(wěn)定性研究[J];電力系統自動化;2015年16期

2 楊道培;丁志剛;曹煒;;基于下垂控制的直流微電網小擾動穩(wěn)定性分析[J];電氣技術;2015年07期

3 王文帝;徐青山;丁茂生;李強;辛建波;許慶強;;基于小信號建模的微電網下垂控制穩(wěn)定性分析[J];現代電力;2014年03期

4 馬添翼;金新民;荊龍;;基于穩(wěn)定性分析的微電網變流器系統阻抗設計[J];北京交通大學學報;2014年02期

5 胡偉;孫建軍;查曉明;高明海;劉飛;;基于動態(tài)相量法的逆變型分布式電源微電網建模與仿真[J];電力系統自動化;2014年03期

6 徐青山;孫鄞;丁茂生;李強;辛建波;許慶強;;采用下垂控制的微電網小干擾穩(wěn)定性分析[J];華南理工大學學報(自然科學版);2013年12期

7 唐磊;曾成碧;苗虹;徐偉;楊焰;;交直流混合微電網中AC/DC雙向功率變流器的新控制策略[J];電力系統保護與控制;2013年14期

8 曾正;趙榮祥;楊歡;;含逆變器的微電網動態(tài)相量模型[J];中國電機工程學報;2012年10期

9 施婕;鄭漳華;艾芊;;直流微電網建模與穩(wěn)定性分析[J];電力自動化設備;2010年02期

10 王鋼;李志鏗;李海鋒;黎小林;傅闖;;交直流系統的換流器動態(tài)相量模型[J];中國電機工程學報;2010年01期

相關博士學位論文 前2條

1 肖華根;交直流混合微電網中若干關鍵技術研究[D];湖南大學;2015年

2 鄂志君;基于動態(tài)相量理論的電力系統建模與仿真研究[D];天津大學;2008年

相關碩士學位論文 前6條

1 冀文彬;基于下垂控制微電網的小信號穩(wěn)定性分析[D];安徽理工大學;2017年

2 王舒婭;孤島模式下微電網的建模與穩(wěn)定性分析[D];合肥工業(yè)大學;2017年

3 曲利民;微電網動態(tài)相量模型與協同控制策略研究[D];蘭州理工大學;2016年

4 楊野青;基于多種控制方式的微電網小信號穩(wěn)定性分析與控制參數優(yōu)化[D];東南大學;2015年

5 楊丹;基于xPC Target的伺服系統半實物仿真平臺開發(fā)[D];黑龍江大學;2015年

6 安少聰;基于動態(tài)相量法的微電網建模與穩(wěn)定性分析[D];燕山大學;2012年

本文編號：2799779