直流電網(wǎng)的虛擬慣性控制方法研究.pdf

1、近年來，隨著分布式電源、儲能、直流負荷的高密度接入以及電力電子技術的蓬勃發(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)，不存在無功環(huán)流、頻率、三相不平衡和功角穩(wěn)定性等問題。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)對直流側穩(wěn)定性的支撐。本文研究直流電網(wǎng)的電壓功率控制技術，針對直流電網(wǎng)慣性小、功率隨機擾動情況下直流電壓質量差的問題，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)的電壓質量及其運行的穩(wěn)定性。完成的主要工作和成果如下：
　?。?）建立風電、光伏與儲能等單元的數(shù)學模型，并分析其工作原理。在此基礎上搭建了包含風力發(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)虛擬慣性控制技術的研究奠定基礎，提供研究平臺。
　?。?）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量，在深入分析直流電網(wǎng)電壓下垂控制策略的基礎上，闡述了直流電網(wǎng)虛擬慣性的概念；從虛擬電容的角度對直流電網(wǎng)的固有慣性及虛擬慣性進行了理論分析，并得到了虛擬慣量與變流器下垂系數(shù)調節(jié)及直流母線電壓的關系，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為直流側提供慣性。
　　（3）提出了考慮虛擬慣性裕度的自適應虛擬慣性控制策略。對基于變下垂系數(shù)

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