【摘 要】
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随着社会现代化飞速发展,化石能源已经无法满足人类社会向前发展的要求,建设稳定、可靠、安全以及环境友好型的新一代电力网络成为时代发展的必然趋势。基于柔性电力电子开关的柔性互联配电网具备调节方式灵活、动作成本低、响应速度快以及故障影响范围小等优势,逐渐成为当前电力系统研究和应用的热点。然而,采用传统控制策略的柔性互联配电网,其换流站响应速度过快,几乎没有惯量和阻尼,难以为配电网提供必要的电压和频率支撑
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随着社会现代化飞速发展,化石能源已经无法满足人类社会向前发展的要求,建设稳定、可靠、安全以及环境友好型的新一代电力网络成为时代发展的必然趋势。基于柔性电力电子开关的柔性互联配电网具备调节方式灵活、动作成本低、响应速度快以及故障影响范围小等优势,逐渐成为当前电力系统研究和应用的热点。然而,采用传统控制策略的柔性互联配电网,其换流站响应速度过快,几乎没有惯量和阻尼,难以为配电网提供必要的电压和频率支撑。为此,本文以基于模块化多电平换流器（Modular Multilevel Converter,MMC）的柔性互联配电网为研究对象,提出了一种并网虚拟同步发电机（Virtual Synchronous Generator,VSG）惯量阻尼自适应控制的策略。与此同时,为进一步提高系统的稳定性,还提出了一种提升弱电网阻尼性能的VSG控制方法。具体研究内容如下:首先,阐述了同步发电机（Synchronous Generator,SG）的基本数学模型,并借鉴其工作原理对VSG技术展开研究。为使VSG能够模拟出传统SG的外特性,设计了换流器的虚拟调速器和虚拟励磁控制器。其次,介绍了混合子模块MMC的基本拓扑结构、工作原理以及传统控制策略。在此基础上,以两端MMC型柔性互联配电网作为研究对象,将VSG控制技术引入到MMC换流器的控制中。然后,针对传统VSG控制策略下并网有功功率和频率改善不明显、系统鲁棒性较差的问题,从物理特性上分析旋转惯量和阻尼系数等重要参数对VSG输出特性的影响,提出了一种惯量阻尼自适应控制的方法,并给出惯量和阻尼的设计原则。与此同时,通过PSCAD/EMTDC进行了仿真验证。最后,为进一步提高系统的稳定性,提出了一种基于虚拟电阻的MMC控制策略,并通过PSCAD/EMTDC进行了仿真验证。
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