分布式发电系统传输线建模与谐振抑制策略研究

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在分布式发电系统中,当传输线分布电容较大不可忽略时,系统将存在两种振荡:逆变器输出阻抗与线路阻抗交互引起的入网电流振荡;分布电容与电感引起的背景谐波电压振荡。这两种谐振现象使得系统中的谐波含量增加,电能质量下降,影响系统稳定性。故本文在新能源发电背景下对传输线引起的入网电流和背景谐波电压振荡问题产生的原因及抑制方法进行了研究。为了便于分析逆变器与传输线阻抗交互引起的电流谐振问题,本文提出了一种适用于分析并网系统的传输线线性化模型。首先通过对比拟合精度,选取Padé拟合方法。其次在观察了传输线实际阻抗模型特征后,研究了拟合阶数与线路长度的关系,并给出了拟合的基本原则。接着考虑了集肤效应并引入去峰因子使线性化模型更加精确。最后在并网系统仿真分析中对拟合模型的有效性进行了验证。针对背景谐波电压在传输线上的振荡放大问题,首先对背景谐波电压在传输线上的传播规律进行了理论分析,重点观察了线路末端无功负载变化时电压驻波波节位置的变化。基于末端无功能量与波节的变化规律,本文提出了可以通过控制对应次谐波无功能量实现谐波电压在传输线上波节位置移动的波节移相器(Node Shifter,N-Ser)装置。波节移相器通过改变对应次谐波消耗的无功,在不消耗有功,不影响基波能量的前提下移动谐波电压驻波的波节,使波节位置与传输线位置匹配,从而实现传输线上谐波振荡抑制。最后,本文在传输线集总参数模型基础上,搭建了π形电路级联的传输线模型,并基于该模型对线性化模型方法进行了验证。同时,搭建了基于DSPTMS28335控制的波节移相器平台,验证了该方案的正确性和有效性。
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