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考虑控制器影响的PWM整流器直流侧模型的研究与应用

谭威  
【摘要】:随着全球能源的紧缺与用电量的需求日益增加,同时电网规模迅速膨胀。现有城市配电网也开始暴露出各种问题,如网架结构薄弱、短路电流偏大、动态无功不足等,因此,迫切需要采用更加灵活、经济、环保的输电方式。同时,由于新能源技术的快速发展,未来分布式电源、微网的广泛接入将导致电网电源的高度分散化。因此,基于VSC的直流配电网在未来城市电网中有相当大的应用潜力。直流配电网通常通过PWM整流器与交流大电网联络,因此,整流器直流侧模型直接关系到直流网络的分析和设计。建立正确的PWM整流器的数学模型是对整流器进行研究和分析的数学基础。各国学者相继提出一些关于PWM整流器的数学模型,其中包括基于坐标变换的连续、离散数学模型、基于变压器的低频数学模型、小信号模型等,并对各个数学模型进行了深入的理论研究。但是,所建模型不仅计算量非常大,难以适用于复杂网络的分析和计算,且并未考虑直流电压控制的影响。该文首先建立了直流微网中与交流电网联络的整流器控制模型,结合整流器的交流侧电压平衡方程,通过对整流器交直流侧的有功平衡方程线性化,得到整流器直流侧小信号模型,并进一步变换得到由电感和电阻并联构成的整流器直流侧输入阻抗形式。然后将该电路模型应用于直流微网的稳定性分析,分析了整流器控制参数对直流微网稳定性以及最大传输功率的影响。PSCAD仿真结果验证了所提出等效电路模型的有效性。


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