微智能电网动态稳定性的研究毕业论文

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1、中国石油大学胜利学院本科毕业设计（论文）微智能电网动态稳定性的研究XishengTang,Member,IEEE,WeiDeng,andZhipingQi,Member,IEEE摘要：微智能电网是分布式发电机(DGs)和能源存储系统(ESS)通过如同步发电机、异步发电机和电力电子器件等相应的电源接口的一个集合。如果没有公共电网的支持，一个独立微智能电网的控制和管理会因其欠发展的等效系统惯性而更复杂。为了更好地探讨微型智能电网的动态稳定性，这篇文章提出了一个典型微型智能电网的小信号模型，包括了风力涡轮异步发

2、电机、同步柴油发电机，及基于能量存储的电力电子学和电力网络。每个小信号模型的子系统都是分别建立的，并且整个模型是都建立在一个统一参考轴的坐标系。在一定的稳定操作状态下，微电网系统的特征值分布能确定地显示出阻尼振荡的条件和对系统稳定边界的影响。特征值位点分析的提出也有助于辩别动态稳定性、系统结构和运行状态之间的关系,比如在不同控制策略下不间断电源和ESS的变化。模型和特征值分析所获得的结果是通过对一个研究的微智能电网系统仿真和实验进行验证的。关键字：分布式发电机、动态稳定性、能量存储系统、微智能电网、小信号

3、模型。一、前言微智能电网可以被看作是一个先进的分布式发电系统的组织，通过能源存储系统（ESS）和负荷分配进行适当的控制[1],[2]，同时减少对随机分布式电源影响，如分光伏阵列和风力涡轮机。微智能电网在可再生能源的有效利用和公共电网的稳定运行方面扮演着重要的角色[3],[4]。它使得大规模发展可再生能量成为可能。通常,DGs可以通过电力电子转换器或旋转电机[5]连接到微智能电网。电力电子转换器能迅速地对功率控制作出反应，使微智能电网更灵活地操作。然而，它们也很容易被系统干扰的振荡影响[6]。而旋转电机通常

4、包括了具有励磁和调速系统的同步发电机和中小容量的异步风力发电机（AWT）。一个典型的微智能电网通常有两种操作模式,即自动操作模式和并网发电操作模式。为了保证重要负荷可靠的电力供应,这两种模式之间的平稳过渡通常是必需的[7],[8]。没有主电网的支持,自主操作模式下微智能电网的控制和管理往往会比并网发电操作更复杂[4]。由于微智能电网的等效物理惯性相比于主电网而言要小得多，有些方法甚至小干扰，如光伏阵列的输出功率波动或风力涡轮机，当地负荷的增加或减少都可能导致电能质量和稳定性等问题。具体来说,频率和电压质量

5、会下降,系统的稳定性将会恶化。随着电力电子的发展，储能器可以灵活地控制对有功功率/无功功率的释放和吸收。ESS集成到微智能电网时,通过适当的能量管理策略，即是系统等效惯性增强[9]，可以维护系统瞬时功率平衡和改善动态性能。因此,DGs的功率波动和其他干扰对系统稳定性和电能质量的影响可以大大减轻,这对于微智能电网的自动操作模式来说是至关重要的。最近许多能源存储技术及其应用程序在微电网领域研究了包括锂离子电池、飞轮储能(FES),超级电容器,超导磁蓄能(SMES)和全钒氧化还原液流电池(VRB),等等。[10

6、],[11].16中国石油大学胜利学院本科毕业设计（论文）微智能电网可靠运行的一个重要关注点就是小干扰稳定问题。在传统的电力系统,稳定性分析是建立在标准模型下的同步机、调速机和各种负载状态的励磁系统，那已成为解决特定问题的重要模式。但这并不存在于微电网领域，并且由于各种发电技术的发展而变得难以实现。因此，使用典型DGs的多阶微智能电网模型是必需的。参考文献[5]和[12]中，包含小信号模型的同步发电机，基于逆变器的发电系统和电力网络都已经建立了，并且基于个体模型分析了自动操作模式的动态特性。基于微智能电网

7、逆变器的整体小信号模型已经在文献[8]被建立用于设计基于DGs的逆变控制器。然而,作为一种重要的DG，异步风力发电机并不包括在模型中。在本文中,主要展示的是一个典型的微智能电网的小信号模型。它包含了当前存在的DGs电源接口设备主要类型，比如同步发电机、异步发电机和逆变器。每个独立的DGs小信号模型将都在电力网络中独立地建立起来，然后整体的模型是建立在统一参考轴的坐标系。一旦小信号模型构造起来，特征值能确定地显现出不同运行状态下的阻尼振荡条件。这次实验的研究本质能够进一步地研究稳定性与系统结构之间的关系，如

8、DGs容量和系统运行状态。灵敏度分析通过在特定状态下跟踪特征值轨迹，提供了有无ESS情况下系统稳定性的差异。典型的微智能电网的仿真和实验都证实了理论的分析结果。本文剩余部分如下：第二节描述了一个典型的微智能电网和数学模型。第三节通过特征值轨迹跟踪分析了小信号动态稳定性。仿真和实验的结果和讨论在第四节。结论将在第五节中提到的。一、微智能电网的数学模型图1一个典型的微智能电网的单线图图1表示了一个典型的微智能电网的单线图。相比于本