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研究背景
随着能源短缺和环境污染问题的日益加重,直流微电网作为一种能够对可再生分布式电源进行高效整合利用的系统,因其自身所具有的灵活高效、控制简单、易于实现模块化和功率冗余等诸多优点,已被广泛地应用于航海、航天航空和数据中心等系统中。与交流微电网相比较,在直流微电网中不需要考虑系统的相位、谐波和无功功率损耗,只需要保证母线电压稳定。但由于直流微电网中的可再生分布式电源易受环境、气候等因素的影响,会对母线电压稳定造成一定的影响。
从负载的角度来看,闭环工作的DC/DC变换器对外呈现的负阻抗特性,会影响系统母线电压的稳定,因此常把超级电容、蓄电池等储能装置接到母线上来维持母线电压的稳定,提高系统的供电可靠性和供电品质。在直流微电网中,各模块通过公共母线组成复杂的系统,模块间以级联或并联方式运行。由于模块阻抗特性各异且输电线缆参数多变,系统阻抗已成为系统稳定性分析的重要内容,对系统阻抗的研究也显得十分必要。
主要创新点
分析了直流微电网系统中电缆电感参数的存在对系统支路输出阻抗特性的影响,建立了简单孤岛运行模式下直流微电网系统的导纳模型和导纳矩阵,给出了基于系统节点阻抗特性来对系统稳定性进行判定的方法。
解决的问题和意义
本文着重介绍了直流微电网支路的等效模型,给出了接口变换器的s域模型,并说明了电缆电感参数的存在会劣化输出支路阻抗特性。基于支路阻抗的等效模型,完成了简单的直流微电网模型的建立,并采用导纳矩阵对系统加以数学描述。通过分析系统支路投切前后,支路阻抗参数对系统中节点的阻抗特性的影响,利用节点阻抗特性分析的方法对系统稳定性做出了理论分析和判断,最后通过Matlab/ Simulink平台的仿真实验结果验证了节点阻抗特性分析方法对系统稳定性判断的有效性和正确性。
后续研究
本文只针对孤岛运行模式下的直流微电网的系统节点阻抗与稳定性展开了研究,但考虑到直流微电网的拓扑结构和运行方式多样性,其相关的节点阻抗会有不同的变化,仍需要进一步研究。
重要图表
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