三相电力弹簧无源性控制方法研究

作     者：戴笃猛 

作者单位：华北电力大学(北京) 

学位级别：硕士

导师姓名：袁敞;徐群伟

授予年度：2022年

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

主      题：电力弹簧 无源性控制 欧拉-拉格朗日模型 能量函数 动态响应 

摘      要：作为一种新型需求侧响应装置,电力弹簧为解决大规模可再生能源并网带来的系统电压波动问题提供了新的技术途径,可有效缓解因网侧电压不稳定而引发的关键负载电压波动。目前,应用于电力弹簧系统的控制多为传统线性控制方法,但对于电力弹簧这种非线性系统,尤其是多电力弹簧协同运行时,传统线性控制存在着系统失稳的风险。无源性控制是本质稳定的非线性控制方法,它可以保证系统在全运行域内可靠稳定的运行。本文的主要研究内容便是进行电力弹簧无源性控制研究,具体工作如下:（1）分析了目前主流的电力弹簧的拓扑结构及各自的特点,揭示了电力弹簧的运行机理,给出了电力弹簧稳态平衡点的求解方法;（2）以三相电容型电力弹簧为研究对象,搭建其在三相静止坐标系下的数学模型,在此模型的基础上推导得出电力弹簧的欧拉-拉格朗日模型;根据电力弹簧的欧拉-拉格朗日模型,选择传统二次型函数作为能量函数搭建电力弹簧的无源性控制器;（3）提出了一种快速收敛型能量函数构建方法,并以构建出的快速收敛型能量函数为基础,搭建了三相电容型电力弹簧的无源性控制器;（4）在PSCAD/EMTDC?环境下分别搭建了基于传统二次型能量函数和快速收敛型能量函数的三相电容型电力弹簧的仿真模型,并针对4种典型工况进行仿真验证。仿真结果表明,两种无源性控制均能使电力弹簧实现其正常的功能,但基于快速收敛型能量函数的无源性控制还可以显著加快系统的动态响应速度。