【摘 要】
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直流微电网具有线路损耗小、分布式电源渗透率高等优势,且不存在频率、相位同步等复杂的稳定性问题,但由于系统惯性小,其直流母线电压易受间歇性新能源及负荷波动的影响而发生突变。端口换流器采用虚拟电容控制,使其模拟电容充放电特性,能够为直流微网提供惯性支撑,改善电能质量,即在控制层面为该问题提供了一种解决方案,且虚拟电容值大小可调,更增强了该控制方法的灵活可控性。但系统采用该控制策略时,虚拟电容的灵活调节
【机 构】
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华北电力大学(保定) 华北电力大学
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直流微电网具有线路损耗小、分布式电源渗透率高等优势,且不存在频率、相位同步等复杂的稳定性问题,但由于系统惯性小,其直流母线电压易受间歇性新能源及负荷波动的影响而发生突变。端口换流器采用虚拟电容控制,使其模拟电容充放电特性,能够为直流微网提供惯性支撑,改善电能质量,即在控制层面为该问题提供了一种解决方案,且虚拟电容值大小可调,更增强了该控制方法的灵活可控性。但系统采用该控制策略时,虚拟电容的灵活调节需满足稳定性、动态特性、实际运行需要及可实现性等多种约束条件以保证系统及控制的稳定运行。为此,本文基于电压源换流器对考虑多指标约束的直流微网灵活虚拟电容控制策略进行研究。论文的主要工作如下:
(1)在研究典型六端直流微网拓扑结构及分层控制体系的基础上,分析了直流母线电压易受扰动而突变、电压质量较差的原因。为改善直流微网输出电能质量,设计一种灵活虚拟电容控制方法,能够有效抑制直流电压突变,为直流微网提供“惯性”支撑的。
(2)为衡量虚拟电容控制对直流微网的惯性支撑能力,对系统发生扰动瞬间各端暂态功率分配机理进行研究,明确直流微网发生扰动初期,各端暂态功率以电容值为指标的分配机理;基于虚拟电容控制对直流微网等效电容进行定义及评估,并由此提出相较于传统下垂控制,采用虚拟电容控制的系统能够更好的抑制直流电压突变,系统稳定性更高,且端口并联等效电容可以达到与之相同的作用效果。
(3)针对灵活虚拟电容控制工程化问题,分析限制虚拟电容值的关键因素,建立六端直流微网小信号模型;以稳定性、动态响应特性、实际运行需求及可实现性为稳定运行约束集,建立虚拟电容控制下满足多约束的稳定运行指标集,提出考虑多指标约束的灵活虚拟电容控制,并计算其稳定运行边界。
(4)搭建控制器级硬件在环测试平台,验证文中理论分析的正确性和考虑多指标约束的灵活虚拟电容控制的有效性,并对所提多约束稳定运行边界设计及计算方法的正确性进行验证。
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