發(fā)布時(shí)間：2020-05-13 15:49

【摘要】：隨著大電網(wǎng)互聯(lián)、特高壓交直流輸電、新能源以及新型并網(wǎng)設(shè)備的使用,電網(wǎng)中各環(huán)節(jié)的特性以及相互作用機(jī)理都發(fā)生了深刻變化,需要展開大量實(shí)驗(yàn)與充分的研究。然而構(gòu)建真實(shí)電網(wǎng)集群,研究電網(wǎng)的交互問題,成本高且風(fēng)險(xiǎn)大。功率硬件在環(huán)(power hardware-in-the-loop,PHIL)仿真技術(shù)結(jié)合了實(shí)時(shí)數(shù)字仿真和物理模擬仿真的優(yōu)點(diǎn),可有效模擬新型設(shè)備在復(fù)雜環(huán)境下的運(yùn)行特性和交互特性,在電力仿真分析領(lǐng)域中獲得了眾多的應(yīng)用。在PHIL系統(tǒng)中,真實(shí)物理系統(tǒng)由數(shù)字離散模型替代,且由接口算法和接口電路實(shí)現(xiàn)虛擬功率交互,因此接口模塊的交互時(shí)序和離散化因素可導(dǎo)致系統(tǒng)阻抗特性發(fā)生變化,造成PHIL系統(tǒng)的穩(wěn)定性問題,縮小PHIL可模擬的系統(tǒng)工況。因此,本文針對PHIL系統(tǒng)的建模及穩(wěn)定性問題展開研究,提出改善穩(wěn)定性和精度的接口算法。主要研究內(nèi)容如下:首先,介紹了PHIL系統(tǒng)現(xiàn)有的組成與結(jié)構(gòu),綜述了數(shù)模混合仿真系統(tǒng)的相關(guān)原理,歸納了使用最為廣泛的幾種接口算法的原理與特點(diǎn),基于連續(xù)域建模方法對比分析了PHIL系統(tǒng)的穩(wěn)定性。接著,為了體現(xiàn)數(shù)字離散模型特征和物理信號的采樣保持特征,提出了一種通用的PHIL系統(tǒng)離散域建模方法,彌補(bǔ)了連續(xù)域建模的精度偏差;在此基礎(chǔ)之上,提出了基于D分割的PHIL系統(tǒng)穩(wěn)定邊界計(jì)算方法,詳細(xì)分析了系統(tǒng)阻抗參數(shù)、仿真步長等因素對PHIL系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響,討論了不同仿真步長和阻抗匹配條件下PHIL系統(tǒng)的失穩(wěn)邊界變化情況,驗(yàn)證了延時(shí)和離散化會(huì)導(dǎo)致PHIL系統(tǒng)出現(xiàn)高頻失穩(wěn),PHIL系統(tǒng)比真實(shí)系統(tǒng)的穩(wěn)定邊界收縮。然后,針對PHIL系統(tǒng)出現(xiàn)的穩(wěn)定邊界收縮問題,提出了一種基于離散域設(shè)計(jì)的并聯(lián)虛擬阻抗功率接口算法。基于穩(wěn)定邊界擴(kuò)展系數(shù)的穩(wěn)定性評價(jià)指標(biāo),在寬范圍阻抗條件下,定量分析了并聯(lián)虛擬阻抗對PHIL系統(tǒng)穩(wěn)定邊界的影響;基于電壓/電流誤差系數(shù)的系統(tǒng)精度評價(jià)指標(biāo),定量分析了在基波以及各次諧波、不同仿真步長等條件下并聯(lián)虛擬阻抗對系統(tǒng)仿真精度的提高效果。最后,利用OPRT公司的OP5600+OP5607的RT-LAB實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)和SpitzenbergerSpies公司(SPS)四象限線性功率放大器搭建了PHIL系統(tǒng),通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了系統(tǒng)阻抗參數(shù)、仿真步長等因素對PHIL系統(tǒng)產(chǎn)生的影響,并驗(yàn)證了上述離散域模型和穩(wěn)定性邊界的準(zhǔn)確性以及所提出的并聯(lián)虛擬阻抗算法的有效性和可行性。
【圖文】：

圖 3.12 RT-LAB 仿真平臺(tái)結(jié)構(gòu)圖Fig.3.12 Structure diagram of RT-LAB simulation platform RT-LAB 仿真平臺(tái)是由加拿大 Opal-RTTechnologies 公司研制，通過應(yīng)用這種開放、可擴(kuò)展的 RT-LAB 實(shí)時(shí)平臺(tái)，，可

(b) 電網(wǎng)阻抗為 0.01 Ω，0.02 mH圖 3.16 基于 CPU 仿真的逆變器并網(wǎng)電壓電流波形oltage and current waveform of grid-connected inverter based on CPU
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TM712

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2662182