基于端口阻抗特性的光储微电网系统稳定性分析

来源 :燕山大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:szzc2001
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本文旨在以偏远地区微电网为研究背景,使用太阳能等可再生能源代替传统动力能源,并结合储能装置为其进行供电。在本文的微电网系统中,光伏单元接口采用电流控制逆变器,储能单元接口采用下垂控制逆变器,以光伏单元和储能单元相结合的方式,可以实现光储互补、削峰填谷。对于下垂控制逆变器与电流控制逆变器并联系统而言,逆变器间的耦合与相互作用会影响系统的抗扰动性能,从而影响系统的稳定性。对于并联系统稳定性问题的研究,本课题选择了阻抗分析法中的dq轴线性化建模方法。首先,对逆变器进行阻抗建模。对于下垂控制逆变器,本文分别从开环、电流环、电压电流双环和下垂控制外环的角度建立了逆变器输出阻抗模型;对电流控制逆变器建立了开环、电流环和锁相环的阻抗模型。由于下垂控制逆变器的下垂环会导致系统频率变化,且锁相环会将频率变化引入到电流控制逆变器中,针对包括下垂控制逆变器和电流控制逆变器的全逆变器系统,建立了含有频率状态变量的阻抗模型来分析系统的稳定性。最后对逆变器的阻抗模型进行了测量,并与理论模型进行了对比,从而验证了阻抗模型的准确性。其次,分析整个逆变器并联系统的稳定性。根据模型依次建立了两台下垂控制逆变器并联系统和两台下垂控制逆变器并联多台电流控制逆变器系统的控制框图并对系统进行了“源载划分”,应用已建立的输出阻抗模型绘制回比矩阵Nyquist图,并根据广义Nyquist判据(Generalized Nyquist Criterion,GNC)分析了下垂系数对下垂控制逆变器并联系统的稳定性影响及下垂控制逆变器并联多台电流控制逆变器系统中光伏容量增加对系统稳定性的影响,并搭建对应工况的MATLAB/Simulink仿真模型进行了仿真验证。最后,搭建了基于RTDS的硬件在环测试平台,并介绍了硬件在环原理和系统设计,验证了多逆变器并联系统的潜在稳定性问题。
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