一种新的微网稳定性分析方法_汤翔.pdf

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1、电力系统

2、PowerSystem一种新的微网稳定性分析方法介绍了微网下垂控制原理，重点研究了微网稳定性分析方法，提出采用动态向量法来简化微网稳定性分析，同图1中，B代表一个逆变器或者多个逆变时给出了计算下垂控制稳定性的公式，并且通过仿真和试器组成的微网系统，逆变器A采取下垂控验进行了验证。仿真结果和试验结果表明，采用动态向量制方式并入微网系统。U、E分别为A、B法简化了分析过程，使得理论、仿真和试验结果高度两点相电压有效值，逆变器A输出的有功吻合。功率和无功功率可以表示为汤翔玉素娇/中国能源建设集团广东电力设计研究院郭海平/南网电P=3·222Ｒ+ωL力科学研究院(U

3、2Ｒ－UEＲcosδ+UEωLsinδ)(1)近年来，随着分布式发电技术的发3Q=·222展，微网越来越多的被国内外学者所研Ｒ+ωL究。在微网各个研究热点中，微网的稳(U2ωL－UEωLcosδ+UEＲsinδ)(2)定运行控制是目前学术界研究的一个重在电力系统中线路阻抗可以忽略的情点。微网中由分布式发电站等新能源构况下，有功与电压相角成正比，无功与电成系统的电压源，各电源发电特性不压幅值成正比，因此，对输出有功功率偏同，而且电源之间的距离可能较远，因大的逆变器，通过降低它的输出电压频率，此微网内各个逆变器采用下垂控制是较使其输出相角减小(相角的导数即为频［1-3］理

4、想的方法。目前对于下垂控制的率);对于输出有功功率偏小的逆变器，稳定性分析一般采用根轨迹的方法，对通过升高它的输出电压频率，使得其输出［4，5］下垂环路的极点进行趋势分析。采相角增大，从而达到整个微网系统有功功汤翔/工程师用动态向量法对稳定性分析进行了化率平衡。无功功率平衡可以同理分析。因简，并对其做了仿真和试验验证，结果此，对逆变器输出的频率和电压幅值可以表明，该简化方法判断准确，为微网稳采用如下控制方法。定性研究提供了新的思路。{ω=ω0－kpPQ(3)U=U0－kq下垂控制原理式中，ω0为有功功率输出为0时的角频关键词/Keywords单台逆变器连接到微网如图1

5、率;U0为无功功率为0时的电压幅值;动态向量法·所示。kp、kq分别为有功、无功下垂控制系数。微网·以两台逆变器有功下垂均流过程为例，稳定性·分析两台采取下垂控制的逆变器A和逆变下垂控制·器B从不稳定状态到稳定状态的过程，如图2所示。逆变器A和逆变器B的有功下垂系数分别为kp1和kp2，两者的稳态工作点分别在A0和B0，即两个逆变器稳态时候必须图1单台逆变器连接到微网30·电力电气·2013年第32卷第17期一种新的微网稳定性分析方法PowerSystem

6、电力系统由式(4)可判断下垂控制的稳定性，但是采用这种方法比较复杂，很难得到功率的变化曲线，因此有必要对其进行简

7、化。动态向量法分析下垂控制稳定性动态向量法由周期性傅里叶级数的相关性质变换而来，认为信号变化中起主要作用的是低频［6，7］量。采用动态向量法对图1所示系统进行分析，可以得到图2两台下垂控制逆变器动态均流过程Ls+Ｒ2P=322(U－UEcosδ)+工作在同一频率。假设由于某种情况，逆变器输(Ls+Ｒ)+(ωL)出功率发生波动，由于总的负载功率不变，若逆ωL3UEsinδ(13)22变器A波动到A1点输出有功为P1+ΔP，那么逆(Ls+Ｒ)+(ωL)变器B会波动到B1点输出有功为P2－ΔP。这个Q=3ωL(U2－UEcosδ)－22(Ls+Ｒ)+(ωL)时候逆变器A的频

8、率低于ω0，而逆变器B的频率Ls+Ｒ高于ω0，导致逆变器B的相角开始慢慢超前逆变3UEsinδ(14)22(Ls+Ｒ)+(ωL)器A的相角，于是逆变器B向逆变器A发送有功考虑到当δ很小的时候，有sinδ≈δ，cosδ≈功率，导致逆变器A向A0点移动，逆变器B向1，于是B0点移动，最终两个逆变器均达到稳态。无功功2dP3ωLU率的均衡过程也可以同理分析。=22dδ(Ls+Ｒ)+(ωL)23ωLU传统下垂控制稳定性分析方法=22222(15)sL+2sLＲ+Ｒ+Lω对式(1)和式(2)线性化，可以得到系统dQ3ωLU=［4，5］dU(Ls+Ｒ)2+(ωL)2稳定性的判据如

9、下。s3Δδ(s)+as2Δδ(s)+bsΔδ(s)+cΔδ(s)=03ωLU=(16)22222sL+2sLＲ+Ｒ+Lω(4)若下垂控制中，功率的滤波函数为1/(τs+1)其中，按照动态向量法得到的有功功率公式(15)，可a=(2+kvkqe)ωf(5)b=(kpkpδ+kvkqeωf+ωf)ωf(6)以分析得知下垂控制流程如图3所示。2c=(kpδ+kvkpδkqe－kvkpekqδ)kpωf(7)3kpe=222(2ＲU－ＲEcosδ+ωLEsinδ)(8)Ｒ+ωL3kpδ=222(ＲUEsinδ+ωLE1Ecosδ)(9)图3有功功率控制图Ｒ