微网小信号稳定性与灵敏度分析

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与大电网相比,影响微网稳定性的主要因素有:微网安装容量小,频率和电压不易控制;含多类分布式电源,其中光伏和风力发电具备间歇性,导致输出功率波动;大量电力电子装置的使用降低了系统惯性;微网内负荷的随机波动也会影响系统电压和频率的稳定性。微网的稳定性分为小信号稳定性和暂态稳定性。  本文主要工作如下:  1、首先通过对逆变型微网中逆变器接口的分布式电源、滤波环节、等效线路等的惯性时间常数和系统特征值分析,提出了不同电压等级微网可采用不同状态空间方程进行微网小信号稳定性分析。对400V母线的逆变型微网,其电网络方程应采用稳态方程;对10kV母线及以上电压等级的逆变型微网,其电网络方程应采用微分方程。系统特征值分析和时域仿真证明了该结论正确性。  2、研究了含同步发电机和逆变器接口的分布式电源采用下垂控制时独立运行微网的小信号稳定性。建立了系统的小信号状态空间模型,主要包括:同步发电机及其控制器的小信号模型、逆变器及其控制器的小信号模型、电网络及负荷小信号模型。计算了发电机转子机械惯性时间常数、逆变器侧低通滤波器滤波时间常数、下垂增益、线路阻抗、负荷功率变化时系统的特征值,得到了主特征值随参数变化的根轨迹。通过特征值、根轨迹和PSCAD时域仿真,分析了微网的稳定性并给出了保持微网稳定运行时主要参数的变化范围。计算了不同状态变量对特征值的参与因子和特征值对系统参数的灵敏度。稳定性分析结果表明:当所有分布式电源采用下垂控制时引入同步发电机接口的分布式电源,系统频率小信号稳定性大大增强;增加发电机转子机械惯性时间常数可增强系统稳定性;选取适当的逆变器侧低通滤波器滤波时间常数有助于改善系统稳定性。
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