含电池储能的直流配电网振荡抑制有源阻尼控制及参数计算方法

运行于Buck模式的双向DC-DC变换器是引起直流配电网发生振荡失稳的主要因素之一。首先,该文通过简单的直流配电网案例,建立了三相VSC考虑交流系统动态过程的阻抗模型和双向DC-DC变换器的阻抗模型,分析了主电路参数、控制系统参数以及稳态运行点对两者阻抗模型的影响程度与规律,并揭示了直流网络等效电感和双向DC-DC变换器相互作用诱发直流配电网振荡失稳的机理。其次,从直流配电网振荡抑制所需的阻抗特性角度考虑,提出了一种双向DC-DC变换器反馈直流电流的有源阻尼控制策略,并研究了阻尼控制器参数对其阻抗特性的影响规律。再次,以电池储能装置并联谐振抑制和直流网络串联谐振抑制为约束条件,解析了阻尼控制器的参数选择范围表达式。最后,采用电磁暂态仿真验证所给计算公式的正确性。

VSC抑制含电池储能直流配电系统振荡的阻尼控制及参数计算方法

双向DC-DC变换器运行于Buck模式所产生的负阻尼效应是诱导直流配电系统发生振荡失稳的主要原因之一。针对VSC与双向DC-DC变换器所构成的直流配电系统振荡失稳问题,基于构建的状态空间理论分析模型,研究了稳态运行点、主电路参数以及控制系统参数对直流配电系统失稳特性的影响,揭示了振荡失稳发生的本质机理。其次,通过实时调整注入直流配电系统的瞬时有功功率,提出了在VSC电流内环反馈直流电流的有源阻尼控制策略。再次,以低频段阻抗幅值无交点、中频段幅值交点的相位差限制在180°范围内为约束条件,对有源阻尼控制器参数的选择范围进行了解析计算,分析了影响参数选择的主要因素。最后,以稳定性最严重的工况为例,在参数解析计算范围内,选择了矩形方框的4个点参数进行电磁暂态仿真验证,结果验证了方法的正确性和有效性。