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《合肥工业大学》 2019年
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基于阻抗模型的多母线微网小信号稳定性分析

朱文松  
【摘要】:稳定性分析是微网安全可靠运行的重要任务,现有的基于阻抗的稳定性分析方法通常是将微网简单划分成两个子系统,通过这两个子系统之间的阻抗比来判断系统的稳定性。然而,随着微网技术的应用和发展,其系统的规模在不断的扩大,拓扑结构也变得越来越多样化,这使得系统的划分和整体的计算量变得非常复杂。本文研究了基于阻抗的多母线微网的小信号稳定性问题,具体内容如下:1.根据电压控制型逆变器和电流控制型逆变器输出特性的差异,分别建立了对应的小信号阻抗模型,并给出了上述两种控制方式逆变器并联于公共母线结构的单母线微网的阻抗稳定性判据,推导了单母线子系统的等效子系统阻抗。2.针对多母线链状结构的微网,提出一种基于单母线子系统的稳定性分析方法。解决了将传统的阻抗分析法应用于多母线微网时,需要考察阻抗比的极点分布的问题,简化了系统的分析过程。并且,随着链状结构微网系统规模的进一步扩大,只需在原有基础上应用所提方法进一步分析稳定性即可,无需重新进行繁琐的子系统划分和复杂的计算。以包含两条母线的最小链状系统单元为例,分析了不同控制类型的逆变器的控制器参数对系统稳定性的影响。3.针对多母线网状结构的微网,首先将其划分为可降阶结构与不可降阶结构。(1)对可降阶结构,将整个系统等效成一个前向通道增益为单位阵的多输入多输出(MIMO)负反馈系统,因此,微网系统的稳定性可以通过负反馈系统特征方程根的分布来判断。与传统的阻抗分析法相比,这种方法更加直观地揭示了微网中各个组成部分之间的交互影响,具有清晰的理论意义。(2)对不可降阶结构,推导出系统的闭环传递函数矩阵,依据线性系统的复频域理论,通过考察其Smith标准形的零极点分布,以此判断整个微网系统的稳定性状况。这个闭环传递函数矩阵仅由多母线网状微网系统中母线的数量和母线之间的线路阻抗,逆变器阻抗以及负荷阻抗决定,可以适用于复杂拓扑结构的多母线微网的稳定性分析。4.在Matlab/Simulink环境下搭建了相应的多母线微网系统模型,仿真结果表明:(1)上述多母线微网的稳定性分析方法能够有效判断系统的稳定性;(2)两种控制类型的逆变器控制器参数对链状微网稳定性的影响程度不同。
【学位授予单位】:合肥工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2019
【分类号】:TM732;TM712

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【参考文献】
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