级联H桥型阻抗适配器选址策略研究及硬件平台设计

来源 :合肥工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:assembly2010
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新能源分布式发电集群中存在大量的电力电子设备,其会与电网和线路阻抗相互作用产生宽频振荡,严重影响到电网的安全运行。而阻抗适配器是一种能有效抑制系统全局谐波谐振的装置,故本文针对应用于分布式发电集群的阻抗适配器进行研究。由于发电集群为多个新能源电站所构成,在考虑经济效益情况下,无法为每个电站均配备阻抗适配器,需要对阻抗适配器在集群内的安装位置进行选择。故提出阻抗适配器的选址策略,将装置安装在集群内最合适位置,以求实现最佳的谐波谐振抑制效果。同时,为确保阻抗适配器的耐压等级和设备容量能满足在集群中工作的条件,该装置需要一个能应用于中高压场合的全新拓扑。故提出基于级联H桥拓扑的阻抗适配器,对其相关参数进行研究与设计,并搭建试验样机。本文的主要研究内容体现在:(1)用于稳定性分析的模态分析法需要知晓系统内各节点阻抗,而集群内的新能源电站的参数因涉密而难以获取,实际上为黑箱模型。因此本文提出基于阻抗测量的模态分析法,采用阻抗测量的方式,获取电站的对外输出阻抗特性,并利用所获得的阻抗曲线进行模态分析,有效扩大了模态分析法适用范围。(2)为了对阻抗适配器在集群内的安装位置进行选择,本文提出基于模态分析法的选址策略,明确系统中参与因子最大的节点即为阻抗适配器的最佳安装位置。同时,搭建分布式发电集群仿真模型,利用模态分析法对其进行系统稳定性分析,确定集群内存在的谐波谐振频率段。(3)为提高阻抗适配器的耐压等级和装置容量,使其能工作在发电集群的中高压环境下,本文提出基于级联H桥拓扑的阻抗适配器,对其控制策略和主电路参数进行了研究与设计,并在Simulink模型中验证了该装置的谐振抑制功能。同时本文基于RTU-BOX搭建了级联H桥型阻抗适配器试验样机。(4)针对上述分析和设计,本文搭建了阻抗适配器与发电集群系统的联合半实物仿真平台,利用RT-LAB复现了集群内发生谐波谐振的情况,验证了模态分析法所计算的谐波谐振频率段的正确性。同时利用前述的选址策略,找出集群内最佳位置并联阻抗适配器,有效地抑制了谐振,验证了选址策略的正确性。同时,本文对所设计的级联H桥型阻抗适配器试验样机进行了调试,并最终将其并入电网中运行。
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