適用于雙向儲能設備的雙象限頻率特性分析方法
發(fā)布時間：2021-09-23 13:50
電網(wǎng)頻率特性是電力系統(tǒng)運行機理分析和控制策略研究的基礎,主要研究微電網(wǎng)中涉及雙向儲能設備的頻率特性分析問題。首先,對變流器的功頻特性和調頻原理進行總結和分析。在此基礎之上,針對傳統(tǒng)頻率特性分析法存在的參考值問題、單電源問題和單維度問題,提出雙象限頻率特性（dual quadrant frequency characteristic,DQFC）分析方法。該方法構建統(tǒng)一的功率參考體系,不但能實現(xiàn)傳統(tǒng)分析方法的功能,而且可對雙向儲能設備和復雜多電源系統(tǒng)的一次調頻、二次調頻機理進行定性和定量分析。該多電源系統(tǒng)可由發(fā)電機組、無窮大電網(wǎng)、實際電網(wǎng)和多種控制策略下發(fā)電機模式/電動機模式運行的雙向儲能設備組合而成。最后,基于Matlab/Simulink仿真平臺驗證DQFC分析方法的正確性和可行性。
【文章來源】：太陽能學報. 2020,41(08)北大核心EICSCD
【文章頁數(shù)】：10 頁
【部分圖文】：
傳統(tǒng)頻率特性分析方法
采用上述基本思路，提出DQFC分析方法，其基本圖解見圖2。如未特別指出，本文出現(xiàn)的電源默認采用下垂控制。負荷吸收功率，故其頻率特性位于第Ⅰ象限，對應的功率值為正。電源發(fā)出功率，故其頻率特性位于第Ⅱ象限，對應的功率值為負。圖2中直線LG和LL0分別為發(fā)電設備的頻率特性和總負荷的初狀態(tài)的頻率特性。直線o與縱軸、LG和LL0的交點分別為點x、a和b，有線段ax和bx等長，即PG0=PL0，滿足式（1）的功率平衡關系。因此初始狀態(tài)下，系統(tǒng)的運行線為直線o。點x處的坐標為fN，系統(tǒng)在額定頻率fN下運行。分析當總負荷增加ΔPL0后，穩(wěn)態(tài)運行線的變化：負荷增加后，負荷的頻率特性將向右移動而變?yōu)閳D2中的直線LL1，在此情況下，若系統(tǒng)仍保持額定頻率不變，則負荷吸收的功率將由PL0增加到PL0+ΔPL0，即相當于直線LL1上的c點（對應于圖1中的a點）。但實際上，由于負荷增加破壞了原有的功率平衡，在發(fā)電設備和負荷的調頻作用下，頻率將下降至新的平衡值f1，運行線為圖2中的直線o′，有線段dy與ey等長，即達到PG1=PL1的新功率平衡。下面分析發(fā)電機組調頻的具體過程。當總負荷增加后，起初由于發(fā)電機組的慣性，轉速不能突然變化，系統(tǒng)頻率和系統(tǒng)發(fā)出的功率暫時保持不變，使發(fā)電機組的輸出功率小于負荷的功率，造成能量的缺額。這一缺額只能由發(fā)電機組將儲存的動能釋放，于是機組轉速開始降低。由于發(fā)電機組轉速降低，在調速系統(tǒng)的作用下，進氣閥和進水閥開度增大，原動機的機械功率增加，進而發(fā)電機的輸出功率也隨之增加。同時，電力系統(tǒng)中的負荷隨頻率的變化按照自身的調頻特性進行調節(jié)，一般而言在負荷突增導致頻率下降后，負荷會減少吸收的功率。隨著這2個過程的進行，系統(tǒng)將達到新的平衡。
針對發(fā)電機組，其分析與圖2所示的單電源系統(tǒng)DQFC分析類似。區(qū)別在于，由于有多個電源，在頻率軸左側有多個電源的頻率特性。下面以2個頻率特性不同的發(fā)電機組為例進行說明，如圖3所示。直線LG1和LG2分別為發(fā)電機組1和發(fā)電機組2的頻率特性，初始穩(wěn)態(tài)下標用0表示，調頻后的穩(wěn)態(tài)下標用1表示。由運行線o對應的初平衡狀態(tài)得：
【參考文獻】：
期刊論文
[1]規(guī)�；植际絻δ艿年P鍵應用技術研究綜述[J]. 李建林,馬會萌,袁曉冬,王展,葛樂. 電網(wǎng)技術. 2017(10)
[2]微電網(wǎng)三相四柱組合式雙向變流器雙模式控制[J]. 劉釗,孫新程,譚迪,吉小鵬,葉曙光,黃向奔. 電網(wǎng)技術. 2017(12)
[3]虛擬同步機與自主電力系統(tǒng)[J]. 鐘慶昌. 中國電機工程學報. 2017(02)
[4]電動汽車與電網(wǎng)能量交互的雙向變流器拓撲研究[J]. 鮑諺,姜久春,張宏韜,牛利勇,張維戈. 中國電機工程學報. 2012(31)
[5]低壓微網(wǎng)控制策略研究[J]. 王成山,高菲,李鵬,黃碧斌,丁承第,于浩. 中國電機工程學報. 2012(25)
[6]應用于微電網(wǎng)的儲能及其控制技術[J]. 唐西勝,齊智平. 太陽能學報. 2012(03)
[7]改善電動汽車動力性能的雙向Z源逆變器控制策略[J]. 劉和平,劉平,胡銀全,付強. 電工技術學報. 2012(02)
碩士論文
[1]儲能雙向變流器的研制及其控制策略研究[D]. 張磊.安徽大學 2016
[2]雙向儲能逆變器控制及切換策略研究[D]. 戴梅芝.電子科技大學 2014
[3]基于雙向變流器技術的蓄電池充放電裝置的研究[D]. 楊孝志.合肥工業(yè)大學 2004
本文編號：3405819
【文章來源】：太陽能學報. 2020,41(08)北大核心EICSCD
【文章頁數(shù)】：10 頁
【部分圖文】：
傳統(tǒng)頻率特性分析方法
采用上述基本思路，提出DQFC分析方法，其基本圖解見圖2。如未特別指出，本文出現(xiàn)的電源默認采用下垂控制。負荷吸收功率，故其頻率特性位于第Ⅰ象限，對應的功率值為正。電源發(fā)出功率，故其頻率特性位于第Ⅱ象限，對應的功率值為負。圖2中直線LG和LL0分別為發(fā)電設備的頻率特性和總負荷的初狀態(tài)的頻率特性。直線o與縱軸、LG和LL0的交點分別為點x、a和b，有線段ax和bx等長，即PG0=PL0，滿足式（1）的功率平衡關系。因此初始狀態(tài)下，系統(tǒng)的運行線為直線o。點x處的坐標為fN，系統(tǒng)在額定頻率fN下運行。分析當總負荷增加ΔPL0后，穩(wěn)態(tài)運行線的變化：負荷增加后，負荷的頻率特性將向右移動而變?yōu)閳D2中的直線LL1，在此情況下，若系統(tǒng)仍保持額定頻率不變，則負荷吸收的功率將由PL0增加到PL0+ΔPL0，即相當于直線LL1上的c點（對應于圖1中的a點）。但實際上，由于負荷增加破壞了原有的功率平衡，在發(fā)電設備和負荷的調頻作用下，頻率將下降至新的平衡值f1，運行線為圖2中的直線o′，有線段dy與ey等長，即達到PG1=PL1的新功率平衡。下面分析發(fā)電機組調頻的具體過程。當總負荷增加后，起初由于發(fā)電機組的慣性，轉速不能突然變化，系統(tǒng)頻率和系統(tǒng)發(fā)出的功率暫時保持不變，使發(fā)電機組的輸出功率小于負荷的功率，造成能量的缺額。這一缺額只能由發(fā)電機組將儲存的動能釋放，于是機組轉速開始降低。由于發(fā)電機組轉速降低，在調速系統(tǒng)的作用下，進氣閥和進水閥開度增大，原動機的機械功率增加，進而發(fā)電機的輸出功率也隨之增加。同時，電力系統(tǒng)中的負荷隨頻率的變化按照自身的調頻特性進行調節(jié)，一般而言在負荷突增導致頻率下降后，負荷會減少吸收的功率。隨著這2個過程的進行，系統(tǒng)將達到新的平衡。
針對發(fā)電機組，其分析與圖2所示的單電源系統(tǒng)DQFC分析類似。區(qū)別在于，由于有多個電源，在頻率軸左側有多個電源的頻率特性。下面以2個頻率特性不同的發(fā)電機組為例進行說明，如圖3所示。直線LG1和LG2分別為發(fā)電機組1和發(fā)電機組2的頻率特性，初始穩(wěn)態(tài)下標用0表示，調頻后的穩(wěn)態(tài)下標用1表示。由運行線o對應的初平衡狀態(tài)得：
【參考文獻】：
期刊論文
[1]規(guī)�；植际絻δ艿年P鍵應用技術研究綜述[J]. 李建林,馬會萌,袁曉冬,王展,葛樂. 電網(wǎng)技術. 2017(10)
[2]微電網(wǎng)三相四柱組合式雙向變流器雙模式控制[J]. 劉釗,孫新程,譚迪,吉小鵬,葉曙光,黃向奔. 電網(wǎng)技術. 2017(12)
[3]虛擬同步機與自主電力系統(tǒng)[J]. 鐘慶昌. 中國電機工程學報. 2017(02)
[4]電動汽車與電網(wǎng)能量交互的雙向變流器拓撲研究[J]. 鮑諺,姜久春,張宏韜,牛利勇,張維戈. 中國電機工程學報. 2012(31)
[5]低壓微網(wǎng)控制策略研究[J]. 王成山,高菲,李鵬,黃碧斌,丁承第,于浩. 中國電機工程學報. 2012(25)
[6]應用于微電網(wǎng)的儲能及其控制技術[J]. 唐西勝,齊智平. 太陽能學報. 2012(03)
[7]改善電動汽車動力性能的雙向Z源逆變器控制策略[J]. 劉和平,劉平,胡銀全,付強. 電工技術學報. 2012(02)
碩士論文
[1]儲能雙向變流器的研制及其控制策略研究[D]. 張磊.安徽大學 2016
[2]雙向儲能逆變器控制及切換策略研究[D]. 戴梅芝.電子科技大學 2014
[3]基于雙向變流器技術的蓄電池充放電裝置的研究[D]. 楊孝志.合肥工業(yè)大學 2004
本文編號：3405819
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