分布式发电系统建模及稳定性仿真(5)

种适用于分布式发电系统稳定性仿真计算的网式链表结构，并基于该结构提出了一种网式链表一双层仿真算法（ＭｅｓｈＬｉｓｔ．ＤｏｕｂｌｅＬａｙｅｒＡｌｇｏｒｉｔｈｍ－－ＭＬＤＬＡ），这种双层框架可以将显式积分算法和隐式积分算法的数据结构统一在一个双层框架中。为分布式发电系统软件开发工作中新元件、新模型的加入提供了一个简便的途径。

４）第五章重点阐述分布式发电系统稳定性仿真程序设计问题，对分布式发电

并网系统进行了详细的面向对象分析，并阐述了系统仿真单元层、网络连接层、系统仿真层的设计过程，提出了一种在仿真单元层使用的“交直流双层母线树”结构，并对典型分布式发电系统并网系统进行了描述。交直

天津大学博士学位论文第一章绪论

流双层母线树可以将系统模型类集结于交流母线之上，和仿真单元层和网络连接层进行连接，传递动态元件的特征信息，用于系统仿真层的整体算法求解。

天津大学博士学位论文第二章分布式发电系统稳定性仿真模型研究

第二章分布式发电系统稳定性仿真模型研究

２．１概述

分布式电源种类繁多，控制和并网方式多样，这些都造成了仿真程序设计的困难。特别是分布式电源及其控制系统的模型还在不断发展变化中，对每一种模型发展相关的程序算法，将会给仿真系统的开发造成很多不便，不利于提高仿真程序的可靠性。本章主要从“系统级．通用化”角度阐述分布式发电系统稳定性仿真的建模方法，主要分为三个部分加以介绍：

１）分布式电源和储能装置部分，阐述了微型燃汽轮机、恒频恒速风力机、光伏

电池、燃料电池以及蓄电池的动态模型的数学描述。

２）电力电子设备部分，阐述了在分布式发电系统常用电力电子装置准稳态模型

以及控制环节构造，并提出一种电力电子装置通用化准稳态模型的设计方法，增加了所建模型模块化程度，增强了模型的复用性和可移植性。

３）配电网络部分，阐述了采用相线分量混合形式的ａｂｃ坐标系对变压器、线路、

负荷等配电系统元件建模的方法，考虑网络三相不对称性突出，对各种并网元件与网络之间的接口原理进行了规范化说明。

最后将以上部分组合而成，从整体上阐述了分布式发电系统的基本构造，并给出相应的典型电力电子控制方法，所有电力电子控制模型均可采用通用化准稳态模型实现。所提出的方法和模型有助于规范化分布式发电并网运行系统的模型表达形式，为第三章稳定性仿真数值计算方法介绍奠定了仿真模型的基础。２．２分布式电源和储能元件的动态模型

２．２．１微型燃汽轮机

１）单轴结构微型燃气轮机

单轴结构微型燃气轮机独特之处在于压气机与发电机安装在同一转动轴上，根据研究目的不同，微型燃气轮机原动系统数学模型也有所不同，暂态稳定性仿真分析中目前普遍采用的Ｒ：Ｒｏｗｅｎ微型燃气轮机仿真模型【明【７８】【７８】。其结构图如

天津大学博士学位论文第二章分布式发电系统稳定性仿真模型研究图２－１所示㈣。模型主要由温度控制系统㈣㈣㈣、速度控制系统㈣、燃料系统［７８１１７８㈣惮啪压缩机与涡轮系统㈣组成。

圈２．Ｉ单轴结构微型燃气轮机原动系统传递茵数框图

温度控制系统通过比较温度参考值Ｚ与热电偶测量温度，作为温度系统控制信号，并在温度调节器作用下，限制微型燃气轮机燃料输入以保护微型燃气轮机排气温度不超过限定值。

在非满载情况下，微型燃气轮机主要速度控制方式为下垂控制（ｚ＝１）Ｆ…，即以转子速度嗥与预先设定的有功参考值％之间的差值作为输入信号，必速度偏差的比例值作为输出信号．调整微型燃气轮机燃料输入。达到控制机组转速的目的。

此外．速度控制系统还包括用于机组启动的加速控制，由于加速控制主要限制启动过程中机组转速增加的斜率不超过允许值，当机组启动完毕将自动关闭．因此在分析正常工作的微型燃气轮机时．可以忽略该环节。

温度控制信号和速度控制信号均采用低值门对输入信号进行低选，用最小信号实现燃气量控制。在典型的微型燃气轮机中。一般燃料系统由阀门和执行机构组成，从燃料系统流出的燃料与执行机构和阀门的动作问具有一定的惯性。

由于微型燃气轮机燃烧室的燃烧反应时间较快，因此可以采用较小的传输延迟环节葺。表示。压缩机．涡轮是微型燃气轮机的动力环节，压缩机释放体积的滞后时间用％．表示，而燃料从燃烧室到燃气涡轮的传送时间，可以用日。表示。

燃料燃烧产生的热能为燃气涡轮旋转提供机械转矩的同时升高了排气口的温度，其转矩值和排气口温度值分别用不同的函数计算得到。温度函数＾、转矩输出函数五分别为：