含多微型電源的微網(wǎng)小信號穩(wěn)定性分析

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1、第33卷第6期Vol.33No.62009年3月25日Mar.25,2009含多微型電源的微網(wǎng)小信號穩(wěn)定性分析肖朝霞,王成山,王守相(天津大學電力系統(tǒng)仿真控制教育部重點實驗室,天津市300072)摘要:研究了微網(wǎng)中采用P2f和Q2V下垂控制的多個微型電源同時參與系統(tǒng)頻率調(diào)節(jié)時的微網(wǎng)小信號頻率穩(wěn)定性問題。在考慮控制器單元、功率測量單元以及整個電路網(wǎng)絡動態(tài)特性的基礎上建立了微網(wǎng)的小信號狀態(tài)空間模型。利用該模型求取了微網(wǎng)在不同穩(wěn)態(tài)工作點的系統(tǒng)特征值,利用系統(tǒng)特征值分析方法和時域仿真方法分析了負荷阻抗變化、等效線路阻抗變化和下垂控制器的下垂增益變化過程中微網(wǎng)的小信

2、號頻率穩(wěn)定性問題。關鍵詞:分布式發(fā)電;微網(wǎng);微型電源;下垂控制;頻率穩(wěn)定中圖分類號:TM712;TM727.2;TM610引言調(diào)整該電壓源逆變器輸出的頻率和電壓幅值,因此在系統(tǒng)負荷功率需求變化時,多個采用此控制方法近幾年,分布式發(fā)電獲得了越來越多的重視與[122]的微型電源將同時參與系統(tǒng)頻率的調(diào)節(jié)。由于微型應用。其中以分散的小容量分布式發(fā)電系統(tǒng)、儲電源位置的分散性使系統(tǒng)功率變化同時參與頻率調(diào)能系統(tǒng)(均簡稱微型電源)和負荷等組成的微網(wǎng),更[326]節(jié)的多個微型電源的頻率動態(tài)變化不同,多個微型是成為國內(nèi)外的研究熱點。電源的接口逆變器采用此控制方法后微網(wǎng)頻率如何

3、微網(wǎng)中微型電源的接口特性與傳統(tǒng)同步發(fā)電機穩(wěn)定是需要深入研究的問題。文獻[13]采用單機無的接口特性完全不同,如何控制微網(wǎng)中多個微型電窮大模型研究了微網(wǎng)中多個微型電源采用下垂控制源的接口逆變器成為研究的重點。微網(wǎng)中微型電源時下垂增益如何選擇能保證微網(wǎng)穩(wěn)定的問題,但它接口逆變器的控制可采用P2f和Q2V下垂控制方?jīng)]有考慮到微網(wǎng)中微型電源的分散性以及不同微型法。這種控制方法模擬了傳統(tǒng)發(fā)電機的控制特性,電源輸出功率不同等特點,并且微網(wǎng)中微型電源輸對微網(wǎng)中的微型電源輸出的有功功率和無功功率分出功率一般較小,能否采用電機無窮大模型需要進別進行控制。由于該控制方法的實施

4、只需要微型電一步深入研究。文獻[14]利用小信號模型研究了微源本身的信息,而無需微型電源之間的通信聯(lián)系,可[729]網(wǎng)的小擾動穩(wěn)定性問題,指出大的下垂增益將導致以降低控制系統(tǒng)成本和增加控制的可靠性。該系統(tǒng)不穩(wěn)定,但是沒有討論不同微型電源下垂增益方法最早被應用于不間斷電源(UPS)系統(tǒng)中的并行接口逆變器控制[10212]。但當該方法應用于微網(wǎng)中多不同且系統(tǒng)參數(shù)變化時系統(tǒng)的頻率穩(wěn)定問題。本文給出了微網(wǎng)中多個微型電源采用下垂控制個微型電源的接口逆變器控制時,由于其微型電源時下垂增益的選擇方法,并在正確選擇下垂增益的位置具有一定的分散性,不同微型電源的額定功率基礎

5、上,建立了包括控制器、功率測量單元和電路網(wǎng)一般不同,因此如何選擇下垂控制的下垂增益控制絡動態(tài)的微網(wǎng)小信號狀態(tài)空間模型。解決微網(wǎng)中多個微型電源的并聯(lián)是需要解決的問題。1微型電源下垂增益求取方法由于微網(wǎng)孤島運行時需要維持自身的電壓和頻微網(wǎng)示意圖見圖1。微網(wǎng)中的微型電源1、微型率,所以一般微網(wǎng)中微型電源采用電壓源逆變器作為接口。而P2f和Q2V下垂控制的實施一般是通電源2和微型電源3都通過逆變器與系統(tǒng)相連,微過測量電壓源逆變器輸出的有功功率和無功功率來型電源1和微型電源2接口逆變器采用P2f和Q2V下垂控制,微型電源3接口逆變器采用PQ控制。收稿日期:20082

6、07214;修回日期:2008212203。由于本文研究微網(wǎng)中多個采用下垂控制的微型電源國家自然科學基金資助項目(50625722);教育部科學技術研同時參與系統(tǒng)頻率調(diào)節(jié)時微網(wǎng)的頻率穩(wěn)定性問題,究重大項目資助(306004);高等學校博士學科點專項科研基當微網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)運行時,系統(tǒng)頻率由電網(wǎng)來穩(wěn)定,所以只金資助項目(07D0001)。研究孤島運行時的情況。進一步在微網(wǎng)孤網(wǎng)運行)81)2009,33(6)時,PQ控制的微型電源不參與系統(tǒng)頻率調(diào)節(jié),所以為了確保空載時無環(huán)流產(chǎn)生,要求圖4所示不本文將重點研究微網(wǎng)孤網(wǎng)獨立運行條件下采用P2f同微型電源下垂特性曲線的空載頻

7、率和空載電壓幅控制的微型電源間的相互影響問題。此時,可用圖值相同,以保證當微網(wǎng)空載運行時,不同微型電源之2所示的2個受控電壓源同時給RL負荷供電的簡間將不會產(chǎn)生環(huán)流?；娐纺Ｐ蛠淼刃а芯繄D1所示微網(wǎng)。圖2中每一個受控電壓源采用P2f和Q2V下垂控制,受控電壓源間的阻抗為等效線路阻抗,即將接口逆變器的端口濾波器和升壓變壓器以及線路阻抗進行等效后的阻抗。圖42個微型電源的下垂特性設計Fig.4DesignofP2f&Q2Vdroopcharacteristicoftwomicrosources假設在工頻fn=50Hz下,微型電源1輸出的有功功率為Pref1,微

8、型電源2輸出的有功功率為Pref2,其空載輸出電壓均為V0。相應下