微型电网并网控制策略和稳定性分析

论文摘要

经济的发展、科技的进步和对环境的要求正在逐渐改变传统意义上的电力生产和传输,分布式发电技术正快速渗透入电网配电系统。为了降低DG单元带来的不利影响,同时发挥DG单元积极的辅助作用,最好的方法是采用系统的方法,把发电机和匹配的负载看作一个子系统或“微型电网”。微型电网(简称微网)服务于配电系统,可以运行在并网工作模式也可以运行在孤岛运行模式,并可以在两种模式间平稳转换。本文介绍了微网中常见分布式电源,给出了三相同步发电机、微型涡轮机、风力发电机和燃料电池模型,并针对DG单元发电形式的不同给出了同步发电机和电力电子接口两种接口模型。微网DG单元的并联运行采用无联络线互联方式,采用一种自适应预同步控制方案,同时应用无相差数字锁相技术,锁定输出电压相位和频率,解决DG单元并联运行预同步问题,并可以有效提高系统的抗干扰能力。本论文主要研究微网并网控制策略。自动准同期装置在电力系统并列操作中起着重要的作用,本文对自动准同期装置的并网条件进行了分析,并列合闸时断路器两侧电压的幅值差、频率差和相角差都要足够小,在微网电压值和频率值满足要求的前提下,两侧电压的相位差在断路器合闸瞬间应接近于零。利用恒定导前时间使并网时刻微网和公用电网电压的相角差为0度。同时,推导验证了微网稳定运行有功功率和负载满足的条件,给出了高频切机和低频减载策略,最后基于PSCAD/EMTDC软件对微网与公用电网并网和微网稳定型进行了仿真验证。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 微型电网的概念和特点
• 1.2 微网中常用分布式电源
• 1.3 微网国内外研究现状综述
• 1.4 项目研究意义
• 1.5 论文的主要任务
• 2 DG 单元稳态模型和并网接口设计
• 2.1 DG 单元稳态模型
• 2.1.1 三相同步发电机模型
• 2.1.2 微型涡轮机稳态模型
• 2.1.3 风力发电机模型
• 2.1.4 燃料电池模型
• 2.2 并网接口设计
• 2.2.1 同步发电机接口模型
• 2.2.2 电力电子变换器接口模型
• 2.3 本章小结
• 3 DG 单元并联组网
• 3.1 DG 单元环流控制
• 3.1.1 环流产生的原因和危害
• 3.1.2 常用均流控制方案
• 3.1.3 DG 单元并联均流控制策略
• 3.1.4 电压/频率下垂控制
• 3.2 并联预同步实现
• 3.2.1 预同步信号源的获取
• 3.2.2 数字锁相技术
• 3.3 本章小结
• 4 微网并网控制策略
• 4.1 微网并网存在的问题
• 4.2 微网并网自动准同期装置
• 4.2.1 微网准同期并网条件
• 4.2.2 导前角和导前时间
• 4.2.3 微网并网运行
• 4.3 微网运行稳定性分析
• 4.3.1 解列方式的选择
• 4.3.2 微网自动安全装置配合
• 4.3.3 高频切机和低频减载策略
• 4.4 本章小结
• 5 建模仿真分析
• 5.1 PSCAD/EMTDC 仿真软件介绍
• 5.2 微网并网仿真验证
• 5.3 微网运行稳定性仿真验证
• 5.4 本章小结
• 6 全文总结
• 6.1 总结
• 6.2 有待进一步开展的工作
• 致谢
• 参考文献