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[1] 论文名称:混合动力船舶直流微电网阻抗建模、参数灵敏度及稳定性分析
[2] 期刊名称:Electric Power Systems Research
[3] 论文链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0378779623007897
[4] SCI收录号:WOS:001096209700001

 

1、主要研究内容


混合动力船舶直流微电网中含有大量的电力电子变流器,其控制策略日益复杂,使得系统失稳后的稳定性分析和参数调整变得非常复杂。为了应对这些挑战,本文建立了一个包含柴油异步发电机的混合动力船舶直流微电网系统级阻抗模型。其次,采用基于方差的Sobol参数灵敏度分析法,定量评估系统电路参数和控制参数对系统稳定性的影响,解决了系统参数难以量化的问题。此外,通过改变这些参数并观察系统阻抗比Nyquist曲线的演变规律,进一步讨论了主导参数之间的相互作用,从而确定了主导参数的二维和三维稳定区域。最后,仿真结果和硬件在环实验表明,对系统进行阻抗建模和稳定性分析,并利用Sobol灵敏度分析对主导参数进行优化,可以扩大混合动力船舶直流微电网的稳定裕度。

 

 

2、研究对象


混合动力船舶直流微电网的完整拓扑和控制结构如图1所示。它由柴油发电机单元、储能单元、推进单元、多种变流器、辅助负载单元和直流母线组成。柴油发电机单元和储能单元通过下垂控制方式调节各自的功率输出,实现功率平衡和直流电压稳定。

 

图1. 混合动力船舶直流微电网拓扑和控制结构图

 

3、实验结论


本文利用小信号线性化方法推导了混合动力船舶直流微电网的系统级阻抗模型,采用基于方差的Sobol灵敏度分析方法和阻抗比稳定性准则,研究了电路和控制参数对系统稳定性的影响及其相互影响。并进行了仿真和硬件在环实验,并得到以下结论:
(1) 本文开发的系统级小信号阻抗模型可以准确地描述采用异步发电机的混合动力船舶直流微电网的阻抗不稳定机理。
(2) 基于方差的Sobol灵敏度分析方法可以直接量化不同参数对混合动力船舶直流微电网稳定性的影响程度。
(3) 理论分析与实验结果验证,参数k pv2和k iv2对系统稳定性的影响最大,负载侧的参数对系统稳定性影响最小。此外,当k pv1, k iv1, k pv2和k iv2同时变化时,参数之间的相互作用减小了系统的稳定性区域。

 

正文如下:

 

 

 

 

 

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