水电—光伏系统小信号建模与分析

【摘要】：随着能源危机和环保形势日益严峻,光伏发电凭借清洁、环保、可再生等优点备受各国重视。近年来,在国家政策推动下,光伏产业发展迅速,光伏电站容量在系统电源中所占比例逐渐提高。但受光照和环境温度影响,光伏电站功率输出具有明显波动性和随机性。水电是调节性能良好的电源,水电的快速调节能力可以适应光电的变化,可以与光电较好地配合组成综合电源系统以保证供电的连续性与可靠性。小信号稳定是电力系统最基本的和最重要的保障之一。因此,对水电—光伏系统进行小信号建模与分析是十分必要的。本文对光伏发电系统进行了小信号建模,主要是针对逆变器和控制器的建模。对于水力发电,则建立包括原动机、调速器以及同步发电机在内的整个水力发电系统的小信号模型。进而得到了包含阻感负荷在内的整个水电—光伏系统的小信号模型,给出了模型详细的推导方法,得到了系统状态矩阵的表示形式。最后,运用特征值分析法研究了水电—光伏系统的特征模态,求得了系统特征值的参与因子,分析了特征模态与状态变量之间的关系,找到了与控制参数密切相关的特征模态。并利用特征值轨迹的方法,设计了合适的控制参数,提高了整个系统的稳定性。在DIgSILENT仿真软件中建立整个水电—光伏数字仿真模型,对系统进行了仿真研究,仿真的结果验证了系统稳定分析的正确性。 【关键词】：水力发电 光伏系统 微网 小信号稳定 特征值
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM61
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 绪论9-14
• 1.1 课题研究背景和意义9-11
• 1.2 国内外水电—光伏小信号稳定性研究现状11-12
• 1.3 本文主要工作12-13
• 1.4 文章组织结构13-14
• 第2章 特征值分析法14-18
• 2.1 小信号稳定概述14
• 2.2 特征值分析法14-17
• 2.2.1 特征值分析法的理论基础14-15
• 2.2.2 特征值分析法的相关概念15-17
• 2.3 本章小结17-18
• 第3章 水电—光伏系统小信号建模18-30
• 3.1 引言18
• 3.2 系统建模18-29
• 3.2.1 光伏发电模型19-22
• 3.2.2 水电机组模型22-26
• 3.2.3 线路模型26
• 3.2.4 负荷模型26-27
• 3.2.5 系统模型27-29
• 3.3 本章小结29-30
• 第4章 水电—光伏系统仿真建模30-40
• 4.1 建模工具DIgSILENT/PowerFactory简介30
• 4.2 光伏系统建模30-33
• 4.2.1 光伏电池建模原理30-31
• 4.2.2 光伏电站建模31-32
• 4.2.3 光伏电池仿真32-33
• 4.3 负荷建模33-36
• 4.3.1 一般负荷33-35
• 4.3.2 复杂负荷35-36
• 4.4 水电机组建模36-39
• 4.4.1 同步发电机数学模型原理36-38
• 4.4.2 水电机组的控制模型38-39
• 4.5 本章小结39-40
• 第5章 系统特征值分析与仿真40-49
• 5.1 数字仿真模型参数设定40-42
• 5.2 特征值分析42-45
• 5.3 算例仿真45-48
• 5.4 本章小结48-49
• 第6章 总结与展望49-51
• 6.1 总结49
• 6.2 展望49-51
• 参考文献51-54
• 攻读硕士学位期间发表的论文及科研情况54-55
• 致谢55

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