基于储能型换流器的直流配电网母线电压稳定控制研究

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随着风光等新能源接入直流配电系统的比例增加,直流配电系统呈现弱阻尼、低惯量的特点,系统抗干扰能力逐渐变弱。当电网发生故障、大容量负载投切或谐波不平衡时,也会对直流母线电压产生冲击。直流配电系统不存在功角和频率稳定问题,所以维持直流母线电压稳定性对直流配电系统稳定可靠运行尤为重要。当直流母线电压出现大幅波动而没有及时采取抑制措施时,可能导致系统内电压保护装置误动作或拒动,甚至引发电压崩溃,严重威胁直流配电系统的安全稳定运行。本论文在分析传统电压源型换流器直流配电网直流母线电压波动情况的基础上,研究稳定直流母线电压的方法。搭建含储能型换流器的直流配电网模型,对储能型换流器稳定直流母线电压有效性进行仿真验证。首先,分析了含传统电压源型换流器直流配电网直流母线电压波动情形,研究直流母线电压稳定方法。按照波动频率和周期将引发直流母线电压波动的原因分为扰动型和振荡型两类,分析两类因素对直流母线电压的影响机理,强调了直流母线电压波动治理不及时的危害。从改进换流器控制策略的角度分析了稳定直流母线电压的方法,指出了这些电压稳定方法存在的弊端。其次,设计搭建含储能型换流器的直流配电网模型。针对直流配电网中的主要组成部分,包括电压源型换流器、储能系统、双向直流变换器和光伏单元,建立各个组成部分的数学模型并根据各部分在网络中发挥的作用设计其对应的控制策略,按照最严重情况下引发的最大功率偏差配置储能单元容量。依托PSCAD/EMTDC仿真软件验证了设计的储能型换流器置于直流配电网中的运行稳定性。最后,依托PSCAD/EMTDC仿真软件验证储能型换流器稳定直流母线电压有效性。从仿真输出波形和直流电压评价指标两个层面验证了储能型换流器具有显著的稳定电压的效果,大大改善直流配电系统的电能质量,对保障直流配电工程的稳定可靠运行具有一定的参考价值。该论文有图64幅,表5个,参考文献82篇。
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