發(fā)布時(shí)間：2020-10-31 19:02

　　 隨著分布式電源、高密度直流負(fù)載的接入和電力電子技術(shù)迅速發(fā)展,直流配電網(wǎng)越來越受到人們的關(guān)注。然而由于變流器將電氣部分和機(jī)械傳動(dòng)部分隔離,直流電網(wǎng)不具備交流大電網(wǎng)對直流側(cè)穩(wěn)定性支持,旋轉(zhuǎn)電機(jī)內(nèi)存儲(chǔ)的機(jī)械動(dòng)能也未能得到良好應(yīng)用,造成直流電網(wǎng)慣性小,電壓隨功率變化波動(dòng)較大,電壓質(zhì)量不佳,直流故障時(shí)尤其嚴(yán)重。為解決上述問題,本文研究了直流電網(wǎng)慣性控制技術(shù),為直流電網(wǎng)進(jìn)行電力支持,改善系統(tǒng)慣性,減少直流電壓波動(dòng),提高直流電壓質(zhì)量,甚至減輕直流故障的危害。完成的主要工作和成果如下:(1)介紹研究對象五端環(huán)狀直流配電網(wǎng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)及控制策略。建立風(fēng)力發(fā)電、蓄電池儲(chǔ)能及負(fù)荷等單元的數(shù)學(xué)模型,分析其工作原理與控制策略,在此基礎(chǔ)上,搭建了包含風(fēng)力、儲(chǔ)能單元、并網(wǎng)同步機(jī)單元以及交直流負(fù)荷單元的五端直流配電系統(tǒng),為后續(xù)進(jìn)行直流電網(wǎng)虛擬慣性控制技術(shù)研究奠定基礎(chǔ),并提供研究平臺(tái)。(2)提出適用于直流電網(wǎng)內(nèi)旋轉(zhuǎn)電機(jī)的虛擬慣性控制策略。在交流電網(wǎng)慣性概念的基礎(chǔ)上,提出了直流電網(wǎng)慣性的概念,并將直流電壓變化量引入控制環(huán)節(jié),引出虛擬電容概念。耦合風(fēng)電機(jī)組轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與直流電壓,提出風(fēng)電機(jī)組適用的慣性控制策略,聯(lián)系起同步電機(jī)控制變量與直流電壓,提出同步電機(jī)適用的虛擬慣性控制策略。從電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行的角度出發(fā),對虛擬控制的虛擬控制策略進(jìn)行了穩(wěn)定性相關(guān)分析,得到了虛擬系數(shù)的合理取值范圍。(3)分析直流極間故障特性,并對引入虛擬電容的極間故障特性影響進(jìn)行理論研究。在儲(chǔ)能端引入虛擬慣性故障控制策略可以顯著降低故障期間的直流電壓下降速度,減緩直流電容放電速度,延后了電壓過零點(diǎn),甚至改變系統(tǒng)阻尼情況,為故障檢測和保護(hù)動(dòng)作爭取更多的時(shí)間,改善保護(hù)作用效果和選擇性,減輕極端故障對系統(tǒng)造成的損害程度。(4)最后,在MATLAB/Simulink仿真軟件中建立直流配電網(wǎng)系統(tǒng),對文中所提的控制方法進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。通過旋轉(zhuǎn)電機(jī)虛擬慣性控制策略作用,其在相應(yīng)不同負(fù)荷波動(dòng)工況下,均能夠起到良好的功率支持,改善系統(tǒng)電壓質(zhì)量,增強(qiáng)系統(tǒng)慣性,改進(jìn)系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。同時(shí),通過直流極間故障工況的仿真,驗(yàn)證了所提虛擬慣性故障控制策略,降低故障時(shí)直流電壓下降速度,減緩直流電容放電速度,延后電壓過零點(diǎn),為故障檢測和保護(hù)動(dòng)作爭取更多的時(shí)間。
【學(xué)位單位】：華北電力大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TM721.1
【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題的研究背景
    1.2 課題研究意義
    1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.4 論文主要內(nèi)容
第2章 直流配電網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與組成
    2.1 直流配電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
    2.2 風(fēng)電機(jī)組發(fā)電模塊
        2.2.1 風(fēng)力發(fā)電機(jī)模型及控制
        2.2.2 永磁風(fēng)電機(jī)組模型
        2.2.3 永磁直驅(qū)風(fēng)電機(jī)組機(jī)側(cè)變流器控制策略
    2.3 蓄電池儲(chǔ)能模塊
        2.3.1 儲(chǔ)能蓄電池?cái)?shù)學(xué)模型
        2.3.2 雙向DC/DC換流器模型與控制策略
    2.4 大電網(wǎng)同步發(fā)電機(jī)模塊
    2.5 負(fù)荷單元模塊建模
    2.6 本章小結(jié)
第3章 直流電網(wǎng)旋轉(zhuǎn)電機(jī)虛擬慣性控制
    3.1 直流系統(tǒng)的固有慣性
    3.2 旋轉(zhuǎn)電機(jī)的虛擬電容
    3.3 旋轉(zhuǎn)電機(jī)虛擬慣性分析
    3.4 直流配電網(wǎng)旋轉(zhuǎn)電機(jī)的慣性控制
        3.4.1 風(fēng)電機(jī)組慣性控制策略
        3.4.2 同步發(fā)電機(jī)慣性控制策略
    3.5 仿真驗(yàn)證
        3.5.1 風(fēng)電機(jī)組的可控慣性控制作用仿真
        3.5.2 同步電機(jī)的可控慣性控制作用仿真
        3.5.3 綜合可控慣性控制作用仿真
        3.5.4 不同μ對慣性控制影響對比分析
    3.6 本章小結(jié)
第4章 直流極間故障下慣性控制技術(shù)研究
    4.1 極間短路故障特性分析
    4.2 虛擬電容慣性故障控制策略
        4.2.1 極間故障引入虛擬電容分析
        4.2.2 直流電網(wǎng)靜止元件虛擬慣性控制策略
    4.3 仿真分析
        4.3.1 旋轉(zhuǎn)電機(jī)加入虛擬慣性控制后極間故障仿真
        4.3.2 蓄電池采用虛擬慣性故障控制后極間故障仿真
    4.4 本章小結(jié)
第5章 總結(jié)與展望
    5.1 結(jié)論
    5.2 展望
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果
致謝

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