【摘 要】
：
可再生能源、电动汽车以及微电网的迅速发展使得并网逆变器在电网中的占比越来越高,控制器、逆变器与交流电网之间的谐波交互耦合作用愈加复杂,对电能质量准确评估和系统稳定性分析提出了挑战。传统的逆变器建模方法对开关函数进行了平均化处理,忽略了开关动作的谐波分量,从而不能准确地分析逆变器内部的谐波耦合现象。作为电力电子领域一种新的建模方法,谐波状态空间（harmonic state space,HSS）建模
论文部分内容阅读
可再生能源、电动汽车以及微电网的迅速发展使得并网逆变器在电网中的占比越来越高,控制器、逆变器与交流电网之间的谐波交互耦合作用愈加复杂,对电能质量准确评估和系统稳定性分析提出了挑战。传统的逆变器建模方法对开关函数进行了平均化处理,忽略了开关动作的谐波分量,从而不能准确地分析逆变器内部的谐波耦合现象。作为电力电子领域一种新的建模方法,谐波状态空间（harmonic state space,HSS）建模方法将时域内周期变化量转换为频域内的常量,可以很好地体现逆变器中各次谐波的交互耦合现象,具有很高的建模精度。本文采用HSS理论对三相并网逆变器进行建模,基于HSS模型对三相并网逆变器的谐波耦合特性及稳定性展开研究。本文首先介绍了HSS理论的相关知识,以单相空载变压器和静止无功补偿器为例,推导出相应的HSS模型。通过该模型研究系统中各次谐波幅值和相位的动态变化特性;并基于HSS方程对系统稳态响应进行精准快速计算,验证了HSS模型的优势;最后通过与EMTP、Simulink仿真结果进行对比得到验证。然后本文以三相LCL型并网逆变器为研究对象,将并网逆变器的时域开关函数模型转变为频域下的HSS模型。针对并网逆变器HSS模型较为冗余的问题,通过构造相移矩阵对HSS模型进行简化,在保证原有HSS模型精确度的前提下,得到降阶的并网逆变器HSS模型,提高了运算效率;针对并网逆变器中的交直流谐波耦合现象,通过HSS模型推导相应的谐波传递函数矩阵,分析交直流谐波耦合特性,通过谐波传递函数矩阵绘制耦合导纳幅值图,直观地分析谐波耦合关系的强弱,并进行了仿真验证。最后本文采用HSS理论对闭环状态下的并网逆变器进行建模,给出了详细的建模过程,建立了闭环状态下并网逆变器的HSS模型;针对闭环模式下并网逆变器强非线性的特点,提出了一种适用于闭环控制系统的三相并网逆变器小信号HSS建模方法,通过仿真验证了小信号HSS模型的准确度;通过计算小信号HSS模型的特征值判断系统的稳定性,分析控制器参数变化对系统稳定性的影响;当系统发生不稳定振荡时,可通过小信号HSS模型的特征值准确判断系统的振荡频率,为系统稳定性评估和控制器参数优化提供指导。与Simulink仿真结果进行对比,验证了小信号HSS模型的准确性以及系统稳定性分析的正确性。
其他文献
随着三北地区新能源装机容量的不断增长以及东部沿海地区负荷需求的日益增加,特高压直流输电（UHVDC）分层接入方式已成为提高多馈入直流系统的电压支撑能力、引导电网潮流合理分布的重要技术手段。由于分层接入UHVDC系统均采用半控器件晶闸管作为换流单元,逆变站对交流系统的电压变化极为敏感,若交流母线发生接地故障,将会增加逆变侧换流器发生换相失败的风险,威胁交流电网的安全稳定运行。因此,本文针对分层接入U
近年来光伏并网发电系统在全球范围内得到了快速的普及,在给我们提供绿色清洁能源的同时其对电网的稳定运行也带来了挑战。光伏并网发电系统模型的建立是研究其与电网以及电网中其它电力电子接口装置交互过程的关键。事实上,电力系统在规划、运行时通常需要对接入电网的光伏发电系统进行建模,通过仿真的手段以研究其输出特性及其对电网潜在的影响。然而在当前的电力系统分析中,由于信息的缺失,电网公司无法直接开发商用逆变器的
低压配电网长期处于三相不平衡状态时,将导致配电线路的损耗增大和变压器的输出功率降低、损耗增大等问题,使得低压配电网的综合能效降低。因此提出有效的措施降低低压配电网中因三相负荷不平衡增加的线损,建立合适的指标分析三相不平衡下低压配电网的能效,对低压配电网实现碳中和目标具有重要意义。本文以低压配电网为研究对象,对其相序优化和综合能效展开分析研究,主要工作如下:本文首先从三相负荷不平衡低压配电网的线损计
电力电子变压器具有体积小、重量轻、环境友好等优点,在海上风电中压直流汇集、电力机车牵引、柔性变电站等场合有广泛的应用前景,得到了学术界和产业界的广泛关注。与普通高频变压器相比,电力电子变压器运行电压更高、容量和功率密度更大,因此其绝缘方式与普通高频变压器有很大差异。电力电子变压器绝缘方式主要有油式绝缘和环氧绝缘,环氧绝缘具有重量轻、环境友好、安全系数高的优势,是未来电力电子变压器绝缘发展的趋势。虽
随着清洁能源的大力推崇,分布式电源为核心的微网技术得到了较大的提升。其中以太阳能、风能等清洁能源具有一定的间歇性、随机性等缺陷,通过电力电子器件接口进行大规模的集中式并网,由于接口具有低惯性、低阻尼等特点导致微网系统不稳定,而大规模的储能技术与虚拟同步发电机控制策略（Virtual synchronous generator,VSG）相结合可以提高系统的稳定性以及储能变流器（Power Conve
成本低、工艺简单、光电转换效率逐渐增加的有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池已成为光电领域的研究前沿。目前钙钛矿太阳能电池存在能量利用率低、PN结能带失配、PCBM迁移率低、TiO2需高温烧结、Spiro-OMeTAD价格昂贵等问题,尚未广泛应用。针对这些问题,本文基于连续性方程、泊松方程、漂移-扩散方程,考虑到界面缺陷、四种体缺陷（类受主态高斯分布、类施主态高斯分布、类受主态导带尾分布、类施主态价带尾
随着传统化石能源储存量的不断减少,以太阳能为代表的清洁能源得到更多的应用。电池储能是光伏储能技术中最常用的方式,电池荷电状态（SOC）估计是电池管理系统的核心功能之一,其对延长电池寿命,提高安全性方面有着重要意义。本文以锂电池为研究对象,针对中心差分卡尔曼滤波算法（CDKF）估计SOC存在较大线性误差问题,提出一种改进的CDKF算法,有效减小了线性误差。此外还对电池管理系统设计进行相关研究。本文主
分布式电源（Distributed Generation,DG）在电网中的应用越来越广泛,DG出力的波动性和随机性使配电网的运行场景更加复杂多变,增大了配电网运行的技术、经济风险。配电网重构通过开关操作改变配电网拓扑结构,无需大量硬件投资就能达到优化配电网运行的目的。DG接入电网使得现有的配电网重构技术面临一定的挑战。本文从规划阶段、运行阶段两个角度,针对DG的多场景、波动性以及不确定性三个问题对
大规模风电并网背景下,双馈感应发电机（doubly-fed induction generator,DFIG）改变电力系统的阻尼特性和低频振荡程度。现有研究建立了电网振荡模式对同步发电机（synchronous generator,SG）出力的灵敏度,但是未见DFIG无功出力影响电网振荡模式的研究。DFIG无功出力间接影响特征值,并未出现状态矩阵中,难以得到系统振荡模式对DFIG无功灵敏度的解析表
相比传统两电平逆变器,级联H桥型逆变器具有系统效率高、输出电流谐波含量低、体积小、模块化易拓展等优势,而相比其他多电平逆变器,其还可以用最少的功率器件获得最大的输出电平数。除此以外,具有组件级MPPT以及组件级关断等独特优势使得级联H桥并网逆变器非常适合用于光伏发电应用场景。然而,光伏逆变器能够正常并网发电的前提是系统的稳定运行。一方面,受光照强度与环境温度的影响,各H桥单元直流侧光伏组件输出功率