基于矩阵摄动理论的微电网小扰动稳定性分析

摘要

将分布式电源以微电网形式接入电网并网运行,并与之互为支撑,是发挥分布式电源效能的有效方式。分布式电源渗透率的逐步提高对微电网的运行提出了更高的要求,微电网的小扰动稳定性是本文关注的重点。本文主要工作如下:
　　(1)建立了微电网中通过逆变器/发电机并网的两类典型的分布式电源的小扰动稳定性分析模型,并对逆变器三种典型控制方式下的小扰动分析模型进行了分析。在小扰动稳定性计算中,根据微电网小扰动分析模型的稀疏性和分块性,采用改进十字链表法构建了微电网系统的状态矩阵。在此基础上,阐述了微电网特征值分布的广域性和区域性,以及导致这种分区域现象的影响因素。
　　(2)针对特征值和特征向量灵敏度难以准确求解的问题,提出了基于矩阵摄动理论的微电网中特征值和特征向量灵敏度求解的方法。系统性地介绍了矩阵摄动理论,并对微电网系统的状态矩阵进行参数摄动分析。在此基础上分析了微电网中孤立特征值和和重特征值情况下特征值及其所对应特征向量对控制参数的灵敏度计算。此方法具有较高的计算精度,既避免了解析法求解时复杂灵敏度计算公式的推导,又避免了扰动法求解时系统状态矩阵的重复形成和特征值问题的反复求解。
　　(3)提出了基于矩阵摄动理论的微电网中逆变器下垂系数协调优化设计的方法,用于提高微电网的小扰动稳定性。从矩阵参数摄动的角度对逆变器下垂系数进行了详细深入的摄动分析,得出了下垂系数对微电网系统状态矩阵的影响形式和影响程度,分析了产生该种影响的不同因素。提出了下垂系数协调优化的目标函数和算法流程,其中目标函数采用考虑多运行场景的综合目标函数,同时涵盖系统小扰动稳定性、阻尼比、稳定裕度等方面的要求,算法流程中分析了矩阵摄动理论如何与序列二次规划算法相结合以实现参数协调优化。算例分别从参数优化分析、时域仿真验证和参数鲁邦性分析等方面验证了矩阵摄动理论在微电网参数优化设计中的有效性、所提参数优化目标函数的可行性和下垂系数协调优化的鲁棒适应性。

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第一章 绪 论

1.1课题目的与意义

1.2微电网小扰动稳定性分析方法

1.3微电网小扰动稳定性提高

1.4本文主要工作

第二章 微电网小扰动稳定性分析

2.1引言

2.2光伏发电系统小扰动稳定性分析模型

2.3燃料电池发电系统小扰动稳定性分析模型

2.4蓄电池发电系统小扰动稳定性分析模型

2.5风力发电系统小扰动稳定性分析模型

2.6微电网小扰动稳定性计算及分析

2.7本章小结

第三章 基于矩阵摄动理论的微电网特征解灵敏度计算

3.1引言

3.2矩阵摄动理论介绍

3.3基于矩阵摄动理论的微电网特征解的灵敏度求解

3.4算例分析

3.5本章小结

第四章 基于矩阵摄动理论的微电网中逆变器下垂系数协调优化设计

4.1引言

4.2下垂系数为摄动因子的微电网状态矩阵摄动分析

4.3协调优化的目标函数及算法流程

4.4算例分析

4.5本章小结

第五章 全文总结

参考文献

附录 坐标变换

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