基于微网并网运行的微型燃气轮机系统稳定性仿真

摘要

随着分布式发电技术的快速发展和提高,在商业应用、技术推广以及科学研究领域,微型燃气轮机发电系统都显得特别突出。本文的研究围绕微网并网运行模式下微型燃气轮机发电系统的稳定性建模、PWM交流器控制策略的制定和稳定性仿真程序的开发展开。主要研究成果如下:
　　 在稳定性建模方面:完成了微型燃气轮机发电系统各个部分的稳定性建模,重点研究了微型燃气轮机和永磁同步发电机的建模方法。
　　 在控制策略方面:采用了双PWM变流器矢量控制技术,整流器采用基于转子磁链矢量定向的直流电容电压控制策略,逆变器采用基于定子电压矢量定向的恒PQ控制策略。
　　 在稳定性仿真算法方面:详细阐述了基于四阶龙格-库塔法的显示交替求解算法,并将其作为本文的稳定性仿真算法,给出了微型燃气轮机发电系统稳定性仿真的基本流程,在C++环境下开发了微型燃气轮机发电系统的稳定性仿真模型。
　　 最后,采用18节点低压配电网的标准算例,研究了并网运行模式下,微型燃气轮机发电系统在外部网络故障和操作下的动态响应特性,并将仿真结果与电力系统商业分析软件DIgSILENT的仿真结果进行了对比,验证了本文所采用控制策略的有效性和所开发模型的正确性。

目录

文摘

英文文摘

第一章 绪论

1.1 研究背景和意义

1.1.1 研究背景

1.2.2 研究目的和意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 微型燃气轮机应用研究

1.2.2 微型燃气轮机发电系统稳定性建模和仿真特征

1.3 本文所做的主要工作

第二章 单轴微型燃气轮机发电系统的稳定性建模

2.1 单轴微型燃气轮机的稳定性建模

2.2 永磁同步发电机(PMSG)的稳定性建模

2.2.1 PMSG五阶模型

2.2.2 PMSG一阶模型

2.3 电力电子控制系统的稳定性建模

2.3.1 电力电子控制系统建模综述

2.3.2 PWM变流器准稳态模型

2.3.3 PWM逆变器的控制策略及其控制器模型

2.3.4 PWM整流器的控制策略及其控制器模型

2.3.5 直流电容器模型描述

2.4 单轴微型燃气轮机发电系统的全系统模型

2.5 小结

第三章 单轴微型燃气轮机发电系统的稳定性仿真算法

3.1 常微分方程的数值求解方法

3.1.1 欧拉法

3.1.2 改进欧拉法

3.1.3 龙格-库塔法

3.1.4 隐式积分法

3.2 稳定性仿真算法的基本方法和流程

3.2.1 显示交替求解算法

3.2.2 稳定性仿真的基本流程

3.3 小结

第四章 算例仿真与模型验证

4.1 测试概要

4.1.1 测试软件

4.1.2 测试算例

4.2 测试算例1-负荷有功需求跃变测试

4.2.1 测试目的

4.2.2 测试结果

4.3 测试算例2-三相短路故障测试

4.3.1 测试目的

4.3.2 测试结果

4.4 测试算例3-逆变器有功参考值跃变测试

4.4.1 测试目的

4.4.2 测试结果

4.5 小结

第五章 总结

参考文献

发表论文和科研情况说明

附录

附录1 单轴微型燃气轮机发电机组仿真参数

附录2 电力电子控制系统参数

附录3 并网运行模式下系统运行参数

致谢