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电力工业论文_电压源型变换器交流电流控制时间
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摘要：文章目录 摘要 Abstract 主要变量及符号索引 1 绪论 1.1 课题的研究背景与意义 1.1.1 电力系统的电力电子化趋势 1.1.2 电力电子化电力系统的多尺度动态特征 1.1.3 交流电流控制时间尺度系统
文章目录
摘要
Abstract
主要变量及符号索引
1 绪论
1.1 课题的研究背景与意义
1.1.1 电力系统的电力电子化趋势
1.1.2 电力电子化电力系统的多尺度动态特征
1.1.3 交流电流控制时间尺度系统动态问题的挑战
1.2 课题研究现状
1.2.1 交流电流控制时间尺度下并网变换器的建模及特性分析
1.2.2 交流电流控制时间尺度下多变换器并网系统动态分析
1.3 本文的主要研究内容与各章节安排
2 变换器交流电流控制时间尺度电流平衡-内电势运动模型
2.1 引言
2.2 三相电压源型并网变换器的基本控制结构
2.3 基于电流平衡-内电势运动的变换器交流电流控制时间尺度建模
2.3.1 并网变换器电流平衡-内电势运动建模的基本思想
2.3.2 两相静止坐标系下并网变换器的电流平衡-内电势运动模型
2.3.3 变换器电流平衡-内电势运动模型与阻抗模型的关系
2.4 并网变换器电流平衡-内电势运动模型的验证
2.5 本章小结
3 交流电流控制时间尺度下并网变换器的动态特性分析
3.1 引言
3.2 基于电流平衡-内电势运动模型的变换器动态特性分析
3.2.1 变换器电流平衡-内电势运动模型的物理内涵
3.2.2 变换器电流平衡-内电势运动的频率响应关系
3.3 变换器交流电流控制时间尺度特性对系统动态稳定的影响
3.4 并网变换器交流电流控制时间尺度动态特性的优化
3.5 仿真及实验验证
3.5.1 仿真研究
3.5.2 实验研究
3.6 本章小结
4 基于电流平衡-内电势运动模型的并网变换器与电力网络动态相互作用分析
4.1 引言
4.2 交流电流控制时间尺度变换器与电力网络元件相互作用分析建模
4.2.1 多变量频域控制理论简介
4.2.2 交流电流控制时间尺度多变换器并网系统的频域建模
4.3 风电/光伏并网变换器与电站集电馈线间的动态相互作用分析
4.3.1 风电/光伏并网变换器与电站集电馈线相互作用分析模型
4.3.2 并网变换器与集电系统相互作用对系统稳定性的影响
4.3.3 仿真验证
4.4 本章小结
5 交流电流控制时间尺度下并网变换器间控制相互作用分析
5.1 引言
5.2 交流电流控制时间尺度多机控制相互作用分析建模
5.2.1 交流电流控制时间尺度的多变换器并网系统频域建模
5.2.2 多机系统动态中装备间的相互作用回路
5.3 弱电网下基于矢量电流控制的变换器之间控制相互作用分析
5.3.1 弱交流电网下两机并网系统的频域模型
5.3.2 两机控制相互作用分析
5.3.3 仿真验证
5.4 风机并网变换器与柔性直流换流站端电压控制的动态相互作用
5.4.1 风机并网变换器与柔直换流站相互作用分析模型
5.4.2 风机矢量电流控制与柔直端电压控制的动态相互作用分析
5.4.3 仿真验证
5.5 本章小结
6 总结与展望
6.1 全文总结
6.2 主要创新点
6.3 工作展望
致谢
参考文献
附录1 正文中部分公式及参数说明
附录2 攻读博士学位期间发表论文与申请专利目录
附录3 攻读博士学位期间参与科研项目
文章摘要:随着风电/光伏、高压直流输电以及电力电子负荷等在电力系统中比例的不断提高,系统日益朝向电力电子化的趋势发展。电力电子化并网装备具有典型的多时间尺度控制动态,即转子转速、直流电压和交流电流控制时间尺度动态。装备的这一特性决定了电力电子化电力系统的多时间尺度动态特征,并为系统的动态稳定运行带来了新的挑战。交流电流控制时间尺度的动态稳定问题在传统电力系统分析中并未受到重视,但随着系统电力电子化程度的加深,其对系统安全稳定运行的危害日益增加。因此,本文以三相电压源型变换器（Voltage source converter,VSC）这一典型电力电子装备作为研究重点,摒弃了传统的数学化装备描述方式,根据交流电流控制时间尺度下装备控制的物理过程,提出了基于内电势运动与电流输入、输出物理关系的变换器装备交流电流控制时间尺度两相静止坐标系建模方法。基于提出的装备模型,本文进一步分析了并网变换器交流电流控制时间尺度的动态特性及其对系统动态稳定的影响。本文具体研究内容分为以下几个方面:（1）依据并网变换器的基本控制结构,分析了交流电流控制时间尺度下变换器控制的物理过程,梳理了并网装备电流平衡及内电势的基本内涵,提出以内电势表征装备动态特性的建模思路。在忽略和考虑锁相环动态的两种条件下,分别建立了两相静止坐标系下三相并网变换器的电流平衡-内电势运动模型,并探讨了该模型与已有基于谐波线性化的正负序阻抗模型之间的关系。在单机无穷大系统的应用场景中,通过仿真分析验证了本文所提出模型的准确性与有效性。（2）研究了交流电流控制时间尺度下三相并网变换器的动态特性及其对弱电网下单机并网系统稳定性的影响。基于装备电流平衡-内电势运动模型,利用类比可变电容、可变电感等概念从电路化的角度对变换器在交流电流控制时间尺度动态中参与系统能量交换的方式进行了物理化的描述。通过变换器电流平衡-内电势运动模型中各部分动态关系的频率响应特性,分析了锁相环带宽、电流环带宽、端电压前馈以及数字控制延时等因素对变换器各频段动态特性的影响。基于对并网变换器动态特性影响因素的分析,在经典矢量电流控制的基础上提出了相应的优化控制方案,提高了满功率输出工况下变换器接入弱电网后的系统稳定性。时域仿真与样机实验验证了理论分析的正确性与优化控制方案的有效性。（3）基于变换器电流平衡-内电势运动模型,结合多变量反馈控制系统频域建模的思路,提出了交流电流控制时间尺度下适用于多变换器并网系统动态分析的系统多变量频域建模方法,并在此基础上依托风电/光伏新能源电站内并网变换器经集电系统汇集为背景,具体分析了集电馈线类型、馈线拓扑形式对并网变换器与网络无源元件间动态相互作用的影响。通过详细电磁暂态模型的仿真验证了理论分析的正确性。（4）研究了交流电流控制时间尺度下并网变换器之间的控制相互作用。利用文中提出的变换器电流平衡-内电势运动模型与多机并网系统的多变量反馈控制建模思想,提出了适用于分析并网变换器间控制相互作用的频域模型。在提出的建模思路下,分析了交流电流控制时间尺度内不同网络结构下控制环路带宽、工作点等因素对变换器之间控制相互作用的影响。
文章来源：《电力系统装备》 网址: http://www.dlxtzbzz.cn/qikandaodu/2022/0210/1354.html