微电网降阶低频数学模型及稳定性研究

摘要

在由新能源、储能单元和能量转换装置等组成的微电网中作为能量转换接口的逆变器具有小惯性的运行特点，该特点影响了微电网系统的稳定运行，而研究稳定性的前提是对系统建立精确的数学模型。
　　本文首先对常见的微电网建模方法进行了分析与比较。针对基于阻抗的建模方法，推导电压型、电流型、并网型逆变器以及多逆变器并联系统的分析过程，过程忽略功率环，此方法主要适用于分析微电网的高频稳定性；对于状态空间建模法建立了系统完整的模型，其研究重点是低频稳定性，而且所建模型完整全面，但是复杂程度较高；针对降阶建模法，忽略电压电流环，求出相角在时域上的特解，虽然实现了降阶，简化了模型，但主要适用于单台逆变。
　　针对上述建模方法存在的缺点，本文又提出了一种降阶低频的小信号建模方法，此模型只考虑了下垂控制器、功率测量单元以及网络结构的动态模型，在能够对整个系统的低频稳定性进行研究的同时，实现了降阶的目的。其基本原理为：首先求取微电网在稳定工作点的特征值，然后分析下垂系数变化对系统的低频主导特征值变化趋势的影响，进而分析系统的低频稳定性，最后通过与完整的数学模型进行对比，证明此建模方法在研究低频稳定性问题时的可行性。此外，本文提出的建模方法适用于孤岛和并网两种工作模式，通用性强。同时，本文又在所提出的建模方法的基础上，建立了带有感应电动机负载和整流器负载的微电网降阶低频数学模型，并研究他们的低频稳定性问题。
　　最后，本文建立了微电网的仿真系统，对上述分析进行仿真验证；搭建基于TMS320F2812的三相逆变器并联实验平台，并进行实验验证，仿真和实验结果证明建模方法的可行性。

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第1章 绪 论

1.1 研究背景

1.2 微电网稳定性分类

1.3 微电网建模方法现状及本文研究意义

1.4 本文主要研究内容

第2章 微电网小信号数学建模

2.1 高频谐振研究-基于阻抗的建模方法

2.2低频振荡研究

2.3 本章小结

第3章 改进的静态负载下微电网小信号建模

3.1 带宽分析

3.2孤岛微电网的降阶(6n)低频数学模型

3.3并网微电网的降阶(6n+2)低频数学模型

3.4 本章小结

第4章 改进的动态负载下微电网小信号建模

4.1感应电动机负载下的微电网降阶(6n+3)低频数学模型

4.2整流器负载下的微电网降阶(6n+4)低频数学模型

4.3 本章小结

第5章 系统软硬件实现及实验验证

5.1 实验平台硬件电路实现

5.2 实验平台软件程序实现

5.3 实验验证

5.4 本章小结

结论

参考文献

附录

攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果

致谢