主動(dòng)配電網(wǎng)并網(wǎng)變流器建模仿真技術(shù)研究.pdf

1、近年來，在能源轉(zhuǎn)型的大背景下，電力系統(tǒng)面臨高滲透率可再生能源和高比例電力電子裝置接入電網(wǎng)兩大技術(shù)挑戰(zhàn)，帶來一系列全新的技術(shù)需求。在新能源發(fā)電系統(tǒng)中，變流器作為聯(lián)系分布式電源與電網(wǎng)的必要接口，是實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)的核心裝置，建立準(zhǔn)確的變流器模型是分析研究關(guān)于分布式電源一系列關(guān)鍵問題的基礎(chǔ)和前提。分布式電源的種類、控制策略和具體參數(shù)都有很大差異，且由于各制造廠家的技術(shù)保密性，很難獲取核心數(shù)據(jù)建立準(zhǔn)確的詳細(xì)模型，即便能夠掌握全部數(shù)據(jù)，建立準(zhǔn)確的詳細(xì)模型

2、，往往也會(huì)由于模型過于復(fù)雜，不適合應(yīng)用于大規(guī)模主動(dòng)配電網(wǎng)的仿真計(jì)算。而變流器的實(shí)驗(yàn)建模則憑借著所需建模信息少、精確度高及占用資源較少等優(yōu)點(diǎn)，逐漸成為建模領(lǐng)域內(nèi)新的研究熱點(diǎn)和重要的研究方向。
　　本文基于實(shí)驗(yàn)建模方法，通過黑箱建模技術(shù)，利用瞬態(tài)響應(yīng)分析對(duì)三相并網(wǎng)變流器的等值建模做了初步研究，并通過仿真和實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的手段進(jìn)行了以下幾個(gè)方面的研究:
　　(1)詳細(xì)介紹了黑箱建模的建模思想、建模原理及方法等基本內(nèi)容。首先，根據(jù)二端口

3、網(wǎng)絡(luò)等效電路，推導(dǎo)了并網(wǎng)變流器的黑箱模型的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，確定黑箱模型的輸入/輸出物理量;其次，分析了建立黑箱模型的基本步驟和設(shè)計(jì)辨識(shí)實(shí)驗(yàn)的基本原則;最后，針對(duì)實(shí)驗(yàn)過程中由于交叉耦合效應(yīng)引起的參數(shù)耦合問題，利用引入去耦矩陣的方法有效消除了參數(shù)間的耦合。
　　(2)搭建了由實(shí)時(shí)仿真器dSPACE和Typhoon構(gòu)成的實(shí)時(shí)仿真平臺(tái)，并依托仿真平臺(tái)，建立了基于電壓電流雙閉環(huán)控制策略的并網(wǎng)變流器，以此代替真實(shí)的變流器，建立了變流器的黑箱模型。實(shí)

4、驗(yàn)結(jié)果表明，黑箱模型具有高準(zhǔn)確性和高擬合度。通過實(shí)時(shí)仿真平臺(tái)的搭建，驗(yàn)證了黑箱建模方法的正確性。
　　(3)虛擬同步發(fā)電機(jī)(Virtual Synchronous Generator，VSG)技術(shù)是未來主動(dòng)配電網(wǎng)中電力電子裝置必須具備的能力，具有虛擬同步發(fā)電機(jī)技術(shù)的電力電子裝置在配電網(wǎng)中的滲透率必將迅速增加，在進(jìn)行主動(dòng)配電網(wǎng)分析時(shí)，對(duì)這種電力電子裝置進(jìn)行詳細(xì)模型的建模幾乎不可能實(shí)現(xiàn)，采用黑箱建模是一個(gè)很好的實(shí)現(xiàn)方法。首先，分析介紹

5、了虛擬同步發(fā)電機(jī)技術(shù)的控制思想和控制目標(biāo)，及其控制策略;其次，在Simulink中搭建了含VSG控制算法的并網(wǎng)變流器仿真模型，利用虛擬同步發(fā)電機(jī)分別與電網(wǎng)和與傳統(tǒng)同步發(fā)電機(jī)并聯(lián)運(yùn)行兩種模式驗(yàn)證了VSG控制算法的正確性，并通過與普通變流器作對(duì)比，驗(yàn)證了VSG算法在系統(tǒng)頻率發(fā)生波動(dòng)時(shí)參與系統(tǒng)調(diào)頻，減小系統(tǒng)頻率波動(dòng)的作用;最后，建立了基于VSG控制策略的變流器的黑箱模型，并對(duì)黑箱模型作了修正，建立了頻率與直流電流之間的函數(shù)關(guān)系，實(shí)現(xiàn)了代替變流