微型电网功率调节系统的四象限运行动态特性研究

器。在此控制模式下，为设定值，通过这两个设定值，可使功率调节系统达到四象运行。微型电网在 固定功率模式下， 可由式(2)，(3)求得。

2.3 微汽轮机模型

微型汽轮机模型与汽轮机模型相似，模块结构包括汽轮机和控制系统。控制系统包括速度控制、温度控制、加速度控制和燃料控制系统。通过改变汽轮机速度控制参数，并控制原动机稳定运转，使汽轮机在设定参数下运行。温度控制可预防原动机超温，当温度过高时温度控制传输信号至燃料系统降低燃料输入。加速度控制是当原动机启动或加速到额定转速时，传送控制信号至燃料系统使转速不会持续上升，燃料控制系统主要控制输送至汽轮机燃料的多少。

本文来源于中国科技核心期刊《电子产品世界》2016年第1期第60页，欢迎您写论文时引用，并注明出处。

汽轮机等效模型包括温度控制、速度控制、加速度控制以及燃料控制等四个主要控制系统。根据转速误差，通过比较速度控制信号、加速度控制信号及温度控制信号，选择最小值作为燃料控制信号，最后通过燃料控制系统控制输入燃料量。汽轮机一方面输出 ，另一方面产生废热，并通过温度控制系统得到温度控制信号。

2.4 永磁发电机模型

永磁发电机常用于交流发电系统，如微汽轮机、风力发电机等。永磁体发电机原理与同步发电机原理相似，不同之处在于使用永磁体代替同步发电机的激励系统，并具有消除碳刷或滑环的好处。永磁体发电机动态方程可表示为：

　　(7)

　　　　　(8)

式中V_d，V_q为d轴和q轴电压，i_d，i_q为d轴和q轴电流，L_d，L_q为d轴和q轴漏电感，R为定子侧电阻，ω_r为转子角速度，λ为永磁体磁通量，P为极。

3 动态特性模拟

3.1 SimPowerSystems模块

与市电并联的微型电网SimPowerSystems模块结构如图5所示，Zone1的SimPowerSystems模块如图6所示。

3.2 模拟顺序

图7为模拟时序图，0秒时所有系统组件均连接到系统，此时PCS在第Ⅰ象限运行，实功率为正，虚功率也为正。10~15秒时PCS运行在第Ⅳ象限，实功率为正，虚功率为负。15~25秒时PCS运行在第Ⅲ象限，实功率为负，虚功率为负。25~30秒时PCS运行在第Ⅱ象限，实功率为负，虚功率也为正。

3.3 模拟结果

图7为系统四象限参数运行模拟的时序图，图7(a)和图7(c)为具有相同功率输出的两条汇流排，差别在于69kV汇流排提供了较多的实功率给变压器。图7(g)为微型电网实功率在-90kW和30kW之间的变化情况，其值等于微电源、功率调节系统、以及负载功率的总和。图7(e)为在设定从输出变成输入时功率调节系统的实功率。图7(i)和图7(k)的实功率均为常数，这是因为这些组件的实功率并未受到功率调节系统即系统输出功率变动的影响。图7(b)和图7(d)为具有相同虚功率输出的两条汇流排，差别在于69kV汇流排提供了较多的虚功率给变压器。图7(h)为微型电网虚功率在-50kVAR 与 50kVAR之间的变化情况，其值等于微电源、功率调节系统、以及负载功率的总和。图7(f) 为在设定从输出变成输入时功率调节系统的虚功率。图7(j)和图7(l)的虚功率几乎为常数，这是因为这些组件的虚功率并未受到功率调节系统即系统输出功率变动的影响。

4 结论

本文探讨了一个与市电并联的微型电网系统在功率调节系统四象限运行情况下的动态特性。研究结果表明该功率调节系统能在不影响其他系统组件的情况下进行四象限输出控制;此微电网系统也能稳定运行，各种微型电源运行形态与预计完全符合，为功率调节系统设计与应用提供重要参考。

参考文献：

[1]J. Stevens. Development of sources and a test-bed for CERTS microgrid testing [J]. IEEE Power Engineering Society General Meeting, 2004, (2):2032-2033

[2]S. Krishnamurthy, T.M. Jahns, and R.H. Lasseter, The operation of diesel gensets in a CERTS microgrid, IEEE Power Engineering Society General Meeting Conversion and Delivery of Electrical Energy in the 21st Century, 2008

[3]I.J. Balaguer, Q. Lei, S. Yang, U. Supatti, F.Z. Peng, Control for Grid-Connected and Intentional Islanding Operations of Distributed Power Generation, IEEE Transactions on Industrial Electronics, 2011, 58(1):147-157

[4]周念成, 闫立伟, 王强钢. 光伏发电在微电网中接入及动态特性研究[J]. 电力系统保护与控制, 2010, 38(14): 119-127

[5]张超, 王章权, 蒋燕君, 等. 无差拍控制在光伏并网发电系统中的应用[J]. 电力电子技术, 2007, 41(7): 3-5

[6]J.A. Gow, C.D. Manning. Development of a Photovoltaic Array Model for Us