考慮電動機負荷的微網電壓穩(wěn)定性分析.pdf

1、微網是由分布式電源(Distributed Generation,DG)、儲能裝置和本地負荷組成的獨立可控系統(tǒng),具有低成本、低風險、靈活可控、多能互補和自愈恢復等優(yōu)勢,是解決分布式電源大規(guī)模接入問題、提高電網安全運行和供電可靠性的重要途徑。微網中風能和光伏等分布式電源具有明顯的間歇性和波動性,且大量電力電子接口的使用減少了系統(tǒng)的慣性,微網的并網和孤島運行模式及兩種模式間的平滑切換增加了運行模式的多樣性,這些結構特點和運行特點導致微網電壓

2、穩(wěn)定性問題比主網更加復雜。而電壓穩(wěn)定在一定程度上是負荷穩(wěn)定,負荷特性是引起電壓失穩(wěn)的眾多因素中最關鍵直接的因素。隨著工業(yè)園區(qū)微網的快速發(fā)展,感應電動機(Induction Motor,IM)等動態(tài)負荷在微網中的比例越來越大,成為電壓穩(wěn)定性研究中一個不可忽視的因素。因此,深入研究考慮感應電動機負荷的微網電壓穩(wěn)定性具有十分重要的意義。
　　本文在分析分布式電源數學模型和控制模型的基礎上,針對目前微網穩(wěn)定性分析中沒有考慮微電源特性和多感

3、應電動機負荷的情況,采用數值仿真的方法研究了微電源特性對微網大干擾電壓穩(wěn)定性的影響,并分析了考慮電動機負荷的多源微網并網和孤島運行模式下電壓穩(wěn)定性的影響因素,提出了提高微網電壓穩(wěn)定性的措施。最后通過動模實驗,對含多感應電動機負荷的孤島微網的數值仿真結果進行了驗證。本文的主要工作內容如下:
　　①介紹包括儲能蓄電池、雙饋風力發(fā)電(Doubly Fed Induction Generator, DFIG)、光伏發(fā)電(Photovolt

4、aic,PV)和柴油同步機發(fā)電等分布式電源的數學模型和控制模型,在此基礎上,利用Matlab/Simulink軟件建立風光柴儲多源主從控制微網的動態(tài)仿真模型。
　?、卺槍δ壳拔⒕W穩(wěn)定性分析中未考慮微電源特性的情況,研究了微電源類型及容量對微網電壓穩(wěn)定性的影響,并根據并網微網外部故障和內部故障時保護和模式切換時序的不同,分別研究并網微網外部故障和內部故障兩種情況下電壓穩(wěn)定性的影響因素。仿真結果表明,并網微網外部故障時,其電壓穩(wěn)定性與

5、微網中感應電動機負荷的比例和系統(tǒng)觸發(fā)孤島運行的方式有關;并網微網內部故障時,其電壓穩(wěn)定性還與故障后雙饋風力發(fā)電機的Crowbar保護動作與否和內部故障清除時間有關。
　　③在分析感應電動機負荷動態(tài)特性和定義多感應電動機負荷的起動狀態(tài)的基礎上,提出了采用戴維南穩(wěn)態(tài)等值對含單感應電動機負荷的孤島微網電壓穩(wěn)定性進行研究的方法,算例分析了系統(tǒng)參數對含感應電動機負荷的微網電壓穩(wěn)定性的影響,并針對目前微網穩(wěn)定性分析中未涉及多感應電動機負荷的情

6、況,利用系統(tǒng)功率平衡的觀點,推導了含多感應電動機負荷的微網電壓與各電動機轉差的動態(tài)耦合關系,表明含單感應電動機負荷的微網大干擾電壓穩(wěn)定性的研究方法不能適用于多機系統(tǒng),采用數值仿真的方法研究含多感應電動機負荷的孤島微網在電動機負荷疊加起動和微網故障兩種情況下的電壓穩(wěn)定性,進而提出提高電壓穩(wěn)定性的措施。
　?、芡ㄟ^動模實驗對含多感應電動機負荷的孤島微網電壓穩(wěn)定性的數值仿真結果進行驗證,并驗證通過微網中感應電動機負荷失穩(wěn)判斷微網電壓失穩(wěn)