本文關鍵詞：直流逆變型分布式電源動態(tài)建模及其小擾動穩(wěn)定性研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：逆變型接口分布式發(fā)電作為新能源發(fā)電的主要形式之一,已在微電網及規(guī)模化新能源電站中取得廣泛應用。其中,以光伏發(fā)電和燃料電池發(fā)電為代表的直流逆變型分布式電源(Distributed Generation,DG)是其重要組成部分。逆變器接口雖然使DG運行和控制更加靈活,但直流逆變型分布式電源其電池本身無旋轉慣量約束,同時逆變器及其控制系統具有高動態(tài)和強非線性,當系統受到擾動時,因系統慣量小而更易引發(fā)振蕩失穩(wěn),因此在含逆變接口微網小信號建模穩(wěn)定性分析中得到廣泛關注。此外,有別于水電、火電、風機等旋轉型電源,直流逆變型分布式電源本身不存在電磁量與機械量不平衡的動力學穩(wěn)定問題,但其規(guī)模化接入改變了網絡原有的潮流分布、通道傳輸功率及系統等效慣量,其對系統阻尼特性的影響也不可忽略。本文首先分析了固體氧化物燃料電池(SOFC)的工作特性、運行機理及并網系統的動態(tài)特性,建立了充分考慮各模塊特性的發(fā)電系統全階狀態(tài)空間模型,并在其特征分析和電池動特性時間尺度分析的基礎上,忽略了逆變控制系統高動態(tài)和SOFC電池的慢動態(tài),指出SOFC在小擾動過程中可用等效的電壓源描述,實現了模型降階,提出了適應于微網小信號建模分析的,用一階動態(tài)環(huán)節(jié)描述的燃料電池發(fā)電系統降階模型,最后通過Matlab/simulink仿真驗證了理論分析的有效性和正確性。建立了充分考慮電池U-I外特性、直流側電容動特性和逆變器及控制系統動特性等重要環(huán)節(jié)的光伏發(fā)電系統小信號模型,然后在其特征分析的基礎上,基于阻尼轉矩分析(Damping Torque Analysis, DTA)的方法分析了光伏發(fā)電系統阻尼成因,推導了無功電流內環(huán)模式的性質判定條件,結合特征值軌跡分析了系統特征模式隨參數變化的規(guī)律,并基于此提出了系統控制參數的優(yōu)化方法；最后依此優(yōu)化設計了系統控制參數,并通過非線性時域仿真對比驗證了上述分析的正確性。研究表明：光伏發(fā)電系統的阻尼由其與同步機動力學阻尼類似的電氣阻尼現象決定,系統等效阻尼系數與等效同步系數及各狀態(tài)變量間的耦合關系共同決定了特征模式的性質。光伏發(fā)電系統工作于單位功率因數時,無功電流內環(huán)模式與其他模式解耦,其阻尼由無功電流內環(huán)比例系數和逆變出口側等值電阻提供,其性質可直接由判定條件確定。根據DTA分析結果,合理選擇控制參數,可提升系統阻尼,改善系統受擾暫態(tài)特性。在電力系統綜合仿真程序(PSASP)中建立了規(guī)�；夥l(fā)電系統的機電暫態(tài)模型,然后利用EPRI-36節(jié)點系統測試了不同工況下,光伏發(fā)電接入不同位置及不同滲透率對互聯系統阻尼特性和特征模態(tài)的影響。研究表明：光伏發(fā)電系統本身不參與系統的機電振蕩,其按不同滲透率和不同位置接入時,均是通過改變系統平衡點,從而影響系統阻尼特性；光伏發(fā)電系統接入對系統的影響因其運行方式不同而顯示出差異化的特征,同步機組采用停機維持負荷平衡的運行方式時,與停機機組強相關的局部模式會消失；當光伏發(fā)電滲透率增加,所在母線機組采用降低出力維持負荷平衡的運行方式時,由于系統旋轉備用增加,與降出力機組強相關的局部模式阻尼特性呈現增大的趨勢。
【關鍵詞】：光伏電池 燃料電池 逆變型接口 降階模型 小信號建模 特征分析 阻尼轉矩分析 阻尼特性 小擾動穩(wěn)定
【學位授予單位】：湖南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TM743;TM61
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 第1章 緒論11-23
• 1.1 課題研究背景和意義11-12
• 1.2 含分布式新能源發(fā)電的系統穩(wěn)定性概述12-16
• 1.2.1 電力系統穩(wěn)定性的定義及分類12-13
• 1.2.2 含分布式新能源發(fā)電的系統穩(wěn)定性13-16
• 1.3 含分布式新能源發(fā)電系統小擾動穩(wěn)定性研究基本方法及現狀16-21
• 1.3.1 小擾動穩(wěn)定分析的基本方法16-19
• 1.3.2 規(guī)�；⒕W對系統阻尼特性的影響19-21
• 1.3.3 含多微源的逆變微網小信號動態(tài)特性分析21
• 1.4 本文主要工作內容及各章節(jié)安排21-23
• 第2章 燃料電池發(fā)電系統狀態(tài)空間降階模型23-39
• 2.1 燃料電池發(fā)電系統數字仿真模型24-31
• 2.1.1 燃料電池發(fā)電系統拓撲24
• 2.1.2 固體燃料電池工作原理及建模24-27
• 2.1.3 發(fā)電系統并網逆變器數學建模27-30
• 2.1.4 逆變并網系統控制策略30-31
• 2.2 燃料電池發(fā)電系統狀態(tài)空間模型31-33
• 2.2.1 電池堆狀態(tài)空間模型31-32
• 2.2.2 逆變并網系統狀態(tài)空間模型32-33
• 2.3 燃料電池發(fā)電系統狀態(tài)空間模型降階33-38
• 2.3.1 發(fā)電系統特征分析33-34
• 2.3.2 發(fā)電系統時間尺度分析34-35
• 2.3.3 小擾動仿真驗證35-37
• 2.3.4 燃料電池發(fā)電系統降階模型37-38
• 2.4 本章小結38-39
• 第3章 基于阻尼轉矩分析方法的光伏發(fā)電系統小信號建模分析39-52
• 3.1 光伏發(fā)電系統小信號建模40-43
• 3.1.1 光伏陣列建模40
• 3.1.2 直流側電容動特性40-41
• 3.1.3 逆變器及控制系統模型41-42
• 3.1.4 光伏發(fā)電系統與電網接口模型42-43
• 3.2 光伏發(fā)電系統特征模式分析43-44
• 3.2.1 光伏發(fā)電系統全階模型43
• 3.2.2 特征模式與參與因子43-44
• 3.3 光伏發(fā)電系統阻尼特性分析44-48
• 3.3.1 光伏發(fā)電系統的阻尼成因44-45
• 3.3.2 光伏發(fā)電系統DTA45-47
• 3.3.3 特征值軌跡分析47-48
• 3.4 系統控制參數優(yōu)化選擇48-49
• 3.5 仿真驗證49-51
• 3.5.1 光照階躍擾動系統受擾響應50
• 3.5.2 并網母線電壓跌落時系統受擾暫態(tài)響應50-51
• 3.6 本章小結51-52
• 第4章 規(guī)模化光伏發(fā)電并網對系統阻尼特性影響研究52-65
• 4.1 光伏發(fā)電單元機電暫態(tài)UD建模52-55
• 4.1.1 光伏陣列UD建模53-54
• 4.1.2 直流側電容動特性模型54
• 4.1.3 VSC及其控制系統模型54-55
• 4.1.4 規(guī)�；夥l(fā)電系統動態(tài)等值和機網轉換接口55
• 4.2 含光伏發(fā)電單元的小擾動穩(wěn)定性計算方法55-57
• 4.2.1 光伏發(fā)電單元潮流及機電暫態(tài)仿真算法56
• 4.2.2 PSASP小擾動穩(wěn)定性計算方法56-57
• 4.3 規(guī)�；夥⒕W對系統阻尼的影響57-64
• 4.3.1 測試系統57-59
• 4.3.2 小擾動計算和特征模態(tài)分析59-64
• 4.3.3 結果分析與討論64
• 4.4 本章小結64-65
• 結論65-68
• 參考文獻68-73
• 致謝73-74
• 附錄A 攻讀學位期間所發(fā)表的學術成果目錄74-75
• 附錄B 攻讀學位期間參與的科研項目75

【相似文獻】

中國期刊全文數據庫 前10條

1 黨曉強;劉俊勇;楊可;劉繼春;劉嘉佳;;區(qū)域電力市場在缺電情況下的小擾動穩(wěn)定性[J];電力系統及其自動化學報;2007年05期

2 竺士章;;發(fā)電機勵磁限制對小擾動穩(wěn)定性的影響[J];浙江電力;2007年06期

3 陳厚合;徐雙;李國慶;姜濤;鄧超;;直流調制對電力系統小擾動穩(wěn)定性影響分析[J];東北電力大學學報;2011年04期

4 賈宏杰;王磊;;含大規(guī)模風電場的電力系統小擾動穩(wěn)定性研究[J];電網技術;2012年10期

5 戴宏偉,王成山,余貽鑫;計及模型不確定性的電力系統小擾動穩(wěn)定性分析[J];天津大學學報;1999年05期

6 李凌;牟才榮;高文建;劉南平;劉蔚;;平班水電廠單機小擾動穩(wěn)定性試驗研究[J];紅水河;2009年02期

7 范孟華;王成山;Venkataramana Ajjarapu;;基于遞歸投影方法的電力系統平衡點計算與小擾動穩(wěn)定性分析[J];中國電機工程學報;2011年16期

8 王成山,余貽鑫;電力系統小擾動穩(wěn)定性分散型頻域判據[J];天津大學學報;1991年02期

9 顧偉;蔣平;唐國慶;;提高電力系統小擾動穩(wěn)定性的最優(yōu)分岔控制策略[J];電力自動化設備;2007年10期

10 賈宏杰;李聰利;莊健;;動態(tài)條件下并聯補償對系統電壓小擾動穩(wěn)定性影響的研究[J];天津電力技術;2004年02期

中國重要會議論文全文數據庫 前1條

1 李凌;牟才榮;高文建;劉南平;劉蔚;;平班水電廠單機小擾動穩(wěn)定性試驗研究[A];2008中國水力發(fā)電論文集[C];2008年

中國博士學位論文全文數據庫 前2條

1 李江;計及勵磁飽和環(huán)節(jié)的電力系統小擾動穩(wěn)定性分析與控制[D];華北電力大學（北京）;2010年

2 王磊;風電場并網小擾動穩(wěn)定性分析及脫網事故初探[D];天津大學;2012年

中國碩士學位論文全文數據庫 前4條

1 劉智俊;雙饋風電機組并網對電力系統的小擾動穩(wěn)定性影響研究[D];西南交通大學;2015年

2 胡澤;直流逆變型分布式電源動態(tài)建模及其小擾動穩(wěn)定性研究[D];湖南大學;2016年

3 曹曉冬;不可微環(huán)節(jié)對電力系統小擾動穩(wěn)定性的影響[D];天津大學;2007年

4 繆鐘靈;發(fā)電機阻尼和參數擾動對系統穩(wěn)定性的影響[D];天津大學;2007年

  本文關鍵詞：直流逆變型分布式電源動態(tài)建模及其小擾動穩(wěn)定性研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：276131