直流電網(wǎng)的虛擬慣性控制方法研究.pdf

1、近年來(lái)，隨著分布式電源、儲(chǔ)能、直流負(fù)荷的高密度接入以及電力電子技術(shù)的蓬勃發(fā)展，直流電網(wǎng)日益引起重視。與傳統(tǒng)交流電網(wǎng)相比，直流電網(wǎng)更適合新能源的接入及傳輸，并且能夠減少大量的 DC/AC換流環(huán)節(jié)，不存在無(wú)功環(huán)流、頻率、三相不平衡和功角穩(wěn)定性等問(wèn)題。但由于變流器的隔離作用，直流電網(wǎng)失去了交流大電網(wǎng)對(duì)直流側(cè)穩(wěn)定性的支撐。本文研究直流電網(wǎng)的電壓功率控制技術(shù)，針對(duì)直流電網(wǎng)慣性小、功率隨機(jī)擾動(dòng)情況下直流電壓質(zhì)量差的問(wèn)題，深入研究直流電網(wǎng)的虛擬慣性控

2、制策略。旨在提高直流電網(wǎng)在受擾動(dòng)情況下抑制直流電壓突變的能力，為直流電網(wǎng)提供虛擬慣性支持，從而提高直流系統(tǒng)的電壓質(zhì)量及其運(yùn)行的穩(wěn)定性。完成的主要工作和成果如下：
　　（1）建立風(fēng)電、光伏與儲(chǔ)能等單元的數(shù)學(xué)模型，并分析其工作原理。在此基礎(chǔ)上搭建了包含風(fēng)力發(fā)電單元、光伏發(fā)電單元、蓄電池單元、并網(wǎng)變流器單元以及交直流負(fù)荷單元的六端環(huán)形直流電網(wǎng)系統(tǒng)，為后續(xù)直流電網(wǎng)虛擬慣性控制技術(shù)的研究奠定基礎(chǔ)，提供研究平臺(tái)。
　?。?）提出了基于變

3、下垂系數(shù)的直流電網(wǎng)的虛擬慣性控制方法。為提高直流電網(wǎng)的慣性以改善其電能質(zhì)量，在深入分析直流電網(wǎng)電壓下垂控制策略的基礎(chǔ)上，闡述了直流電網(wǎng)虛擬慣性的概念；從虛擬電容的角度對(duì)直流電網(wǎng)的固有慣性及虛擬慣性進(jìn)行了理論分析，并得到了虛擬慣量與變流器下垂系數(shù)調(diào)節(jié)及直流母線電壓的關(guān)系，從而提出了基于變下垂系數(shù)的虛擬慣性控制方法，在保留變流器下垂特性的同時(shí)為直流側(cè)提供慣性。
　?。?）提出了考慮虛擬慣性裕度的自適應(yīng)虛擬慣性控制策略。對(duì)基于變下垂系數(shù)

4、的虛擬慣性控制方法進(jìn)行改進(jìn)，考慮了虛擬慣性裕度的大小，及慣性的自適應(yīng)調(diào)節(jié)能力。理論分析了在不同運(yùn)行情況下該控制策略所能提供的具體的虛擬慣性裕度，在此范圍內(nèi)根據(jù)電壓大小自適應(yīng)地調(diào)節(jié)下垂系數(shù)，提供大小可變的慣性支持，從而使系統(tǒng)獲得最佳動(dòng)態(tài)響應(yīng)。
　?。?）最后，在MATLAB/Simulink中搭建了直流電網(wǎng)系統(tǒng)并進(jìn)行仿真驗(yàn)證，結(jié)果表明所提控制策略在不同運(yùn)行情況下，均能夠起到改善系統(tǒng)暫態(tài)響應(yīng)，提高直流母線電壓質(zhì)量以及平滑直流系統(tǒng)與交流