【摘 要】
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作为可再生能源消纳的可靠方式,分布式发电已成为当前电力行业研究的热点。为了最大限度发挥分布式发电的效能,直流微电网以其突出的优势,受到越来越多的关注。直流微电网中,直流或交流负荷多通过电力电子变换器和直流母线相连,从外特性上表现为恒功率负荷。恒功率负荷具有负阻尼特性,大量接入会降低系统阻尼,引起直流母线电压振荡失稳,从而制约直流微电网的应用。因此,分析直流微电网稳定性的影响因素,探究提高直流微电网
【机 构】
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华北电力大学(保定) 华北电力大学
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作为可再生能源消纳的可靠方式,分布式发电已成为当前电力行业研究的热点。为了最大限度发挥分布式发电的效能,直流微电网以其突出的优势,受到越来越多的关注。直流微电网中,直流或交流负荷多通过电力电子变换器和直流母线相连,从外特性上表现为恒功率负荷。恒功率负荷具有负阻尼特性,大量接入会降低系统阻尼,引起直流母线电压振荡失稳,从而制约直流微电网的应用。因此,分析直流微电网稳定性的影响因素,探究提高直流微电网稳定性方法至关重要。本文主要针对直流微电网的稳定性问题进行深入研究,完成的工作及论文取得的研究成果如下:
(1)分析了直流微电网各组成单元的数学模型及相应电力电子变换器的控制方式,建立了包含分布式电源单元、储能单元、恒功率负荷单元和并网变换器单元的直流微电网模型,为后续研究奠定了基础。
(2)建立直流微电网小信号模型,分析了直流侧电容、负荷功率、下垂系数和电流控制器参数变化对系统稳定性的影响。根据下垂系数灵敏度较大这一分析结果,提出有源阻尼控制策略来补偿下垂系数,提高系统稳定裕度,并对所提控制策略在并网变换器和蓄电池侧变换器的应用效果,分别从Nyquist曲线图和灵敏度大小进行定性、定量分析,得出有源阻尼控制策略应用到网侧变换器对系统稳定性提高效果更好这一结论。
(3)为解决负荷变动时固定虚拟电阻补偿能力不足,以及下垂系数补偿过大进一步增加直流母线电压偏差的问题,提出了一种具有电压自恢复特性的自适应有源阻尼控制策略,引入功率因子使补偿的虚拟电阻值可以根据运行点变化随时改变,并在原有下垂控制表达式中增加电压补偿项。通过稳定性分析可知,应用该控制策略后,在负荷功率发生波动时直流微电网仍能安全稳定运行,且保证直流母线电压恢复至额定值。
(4)在MATLAB/Simulink中搭建直流微电网模型进行时域仿真,在RT-LAB实时仿真平台进行实验验证,结果表明所提控制策略可以有效提高直流微电网的稳定性,并改善了直流母线电压质量。
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