基于动态相量法的微电网建模与稳定性分析

作     者：安少聪 

作者单位：燕山大学 

学位级别：硕士

导师姓名：顾和荣

授予年度：2012年

学科分类：0808[工学-电气工程] 080802[工学-电力系统及其自动化] 08[工学] 

主      题：动态相量 并网逆变器 建模 稳定性 微电网 

摘      要：随着可再生能源发电技术的不断推广与应用，以高频PWM逆变电源为主要微源形式的微电网及其控制越来越受到重视。微电网的建模与稳定性分析，是实现系统优化设计的重要基础，研究微电网环境下高频PWM逆变电源的建模及稳定性分析具有重要意义。 本文在深入分析传统高频开关变换器建模的基础上，提出了采用动态相量法建立高频开关变换器模型的方法，解决了传统状态空间平均法建模方法中需要满足“小纹波条件限制的问题，以及详细时域模型仿真速度慢的缺点。以高频开关变换器中的Boost电路为例，考虑在系统中占主要成分的直流分量和开关基频分量，建立了Boost电路的动态相量模型，实现了动态相量法在高频开关变换器中的应用。在此基础上，通过忽略系统状态变量对应的傅里叶级数中那些不重要的项而对原系统进行简化，建模过程中保留可以反映模型本身特性的主要级数项，然后由这些保留项构成动态相量模型的状态变量，建立了单相逆变器和三相逆变器的动态相量模型，经过和详细时域模型仿真计算结果的比较，证明动态相量模型仿真结果和时域模型仿真结果一致，不仅可以正确描述系统稳态情况下的特性，在系统加入扰动时，还可以很好地追踪系统的动态变化过程，并且动态相量模型可以采用较大的步长，提高仿真速度，节约仿真时间，适用于大系统的仿真。 本文进一步建立了基于P/f和Q/U下垂控制的三相逆变器并网系统的动态相量模型，在此基础上进行了系统稳定性分析，并推导了满足系统稳定要求的下垂系数取值范围。MATLAB仿真验证了动态相量模型的有效性及系统稳定性分析的合理性。仿真与分析还表明，采用增加虚拟阻抗的方法可以提高系统稳定性。