劉宏達(dá), 張國(guó)堃, 王科俊
(哈爾濱工程大學(xué) 自動(dòng)化學(xué)院,哈爾濱 150001)
小信號(hào)模型直流微電網(wǎng)穩(wěn)定性分析實(shí)驗(yàn)
劉宏達(dá), 張國(guó)堃, 王科俊
(哈爾濱工程大學(xué) 自動(dòng)化學(xué)院,哈爾濱 150001)
微電網(wǎng)是未來智能配電網(wǎng)的重要組成部分,微電網(wǎng)技術(shù)是未來分布式電力系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)。結(jié)合當(dāng)前電氣系統(tǒng)專業(yè)領(lǐng)域的熱點(diǎn)問題——微電網(wǎng)穩(wěn)定性,特為電氣工程及相關(guān)專業(yè)學(xué)生開設(shè)“基于小信號(hào)模型的直流微電網(wǎng)的穩(wěn)定性分析實(shí)驗(yàn)”課程,安排了包括Matlab/Simulink理論知識(shí)、直流微電網(wǎng)及其穩(wěn)定性分析方法的理論知識(shí)、變換器小信號(hào)建模及級(jí)聯(lián)變換器的穩(wěn)定性分析、選題及相應(yīng)的Matlab仿真驗(yàn)證、以及交流總結(jié)會(huì)等5個(gè)教學(xué)內(nèi)容。課程要求學(xué)生在20個(gè)課時(shí)內(nèi)掌握簡(jiǎn)單直流微電網(wǎng)的小信號(hào)穩(wěn)定性分析方法。該實(shí)驗(yàn)課程著眼于當(dāng)前甚至是未來短期專業(yè)關(guān)注問題,將控制理論分析與新能源電網(wǎng)結(jié)合,使學(xué)生了解科學(xué)技術(shù)的最新發(fā)展和學(xué)術(shù)前沿動(dòng)態(tài),啟迪科研思維,將科研方法(小信號(hào)分析)融入實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)。
直流微電網(wǎng); 小信號(hào)建模; 穩(wěn)定性分析
隨著傳統(tǒng)能源儲(chǔ)量不斷減少,以及人們對(duì)能源需求的不斷增大,傳統(tǒng)能源越來越不能滿足人們的需要,進(jìn)而促使新能源的大力發(fā)展。以太陽能、風(fēng)能為代表的大規(guī)??稍偕茉床⒕W(wǎng)發(fā)電已經(jīng)成為新型電力系統(tǒng)不可阻擋的發(fā)展趨勢(shì)[1],對(duì)電力系統(tǒng)深層次的影響正在凸顯,其并網(wǎng)穩(wěn)定問題變得日益突出。
為了更好地解決新能源的并網(wǎng)和充分利用新能源問題,2002年,CERTS提出了微網(wǎng)(Micro-grid)概念[2-3]。微網(wǎng)的提出引起了廣大學(xué)者的關(guān)注,尤其是微網(wǎng)的穩(wěn)定性研究,因?yàn)樗谴笠?guī)模新能源并網(wǎng)離網(wǎng)的關(guān)鍵問題[4-7]。由于大規(guī)模新能源的并網(wǎng)需要接入大量的開關(guān)變換器,而開關(guān)變換器又是較為復(fù)雜的時(shí)變非線性元件,因此,未來電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析方法也必將發(fā)生較大的改變。為了使高校畢業(yè)生更加符合未來社會(huì)的發(fā)展需要,有必要向電氣工程及其相關(guān)專業(yè)的大學(xué)生開設(shè)與此相關(guān)的實(shí)驗(yàn)課程。
另外,將科研成果轉(zhuǎn)化為實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容,以及將科研方法融入實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng),向?qū)W生傳授科研理念、科研文化、科研價(jià)值,使學(xué)生了解科技最新發(fā)展和學(xué)術(shù)前沿動(dòng)態(tài),激發(fā)科研興趣,啟迪科研思維,培養(yǎng)科研道德,提升學(xué)生科學(xué)研究和科技創(chuàng)新的能力,這是教育部《關(guān)于開展“十二五”高等學(xué)校實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心建設(shè)工作的通知》[8]核心精神之一。簡(jiǎn)單的將科研內(nèi)容引入課堂可能并不難,但如何做到讓學(xué)生能接受、易理解、并保證可行性是需要一番仔細(xì)思考的。根據(jù)承擔(dān)的黑龍江教改項(xiàng)目,設(shè)計(jì)了一些科研成果融入本科實(shí)踐環(huán)節(jié)的案例,取得了很好的實(shí)踐效果。
本文主要介紹電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)的實(shí)驗(yàn)課程——基于小信號(hào)模型的直流微電網(wǎng)的穩(wěn)定性分析實(shí)驗(yàn)。
微電網(wǎng)是未來智能配電網(wǎng)的重要組成部分,對(duì)推進(jìn)節(jié)能減排和實(shí)現(xiàn)能源可持續(xù)發(fā)展具有重要意義[5]。該實(shí)驗(yàn)課程著眼于當(dāng)前甚至是未來短期專業(yè)關(guān)注問題,將控制理論分析與電網(wǎng)-新能源結(jié)合,使學(xué)生了解科技最新發(fā)展和學(xué)術(shù)前沿動(dòng)態(tài),啟迪科研思維,將科研方法(小信號(hào)分析)融入實(shí)驗(yàn)教學(xué)活動(dòng)。將高校教師的科研項(xiàng)目?jī)?nèi)容融入到高校學(xué)生實(shí)驗(yàn)教學(xué)中,為了能讓學(xué)生理解、領(lǐng)會(huì)并提高他們的眼界和能力,設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí),還必須考慮本科生的知識(shí)結(jié)構(gòu)和學(xué)生可以的持續(xù)實(shí)驗(yàn)時(shí)間。同時(shí),在此實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的開設(shè)時(shí)間上,也做了多種考慮和嘗試,實(shí)踐表明:在學(xué)生學(xué)完自動(dòng)控制原理課程及相關(guān)實(shí)驗(yàn)課程后開設(shè)該實(shí)驗(yàn)課程更容易讓學(xué)生理解。因?yàn)椋瑢W(xué)生在上面的課程中,已經(jīng)體會(huì)到如何用波特圖、奈斯判據(jù)及李雅普諾夫判據(jù)等判斷一個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。有助于學(xué)生理解后面直流微電網(wǎng)穩(wěn)定性分析的方法和判據(jù)。具體實(shí)驗(yàn)安排如表1所示。
表1 實(shí)驗(yàn)課程安排
本課程的預(yù)期目標(biāo)為:
(1) 了解直流微電網(wǎng)的最新發(fā)展和學(xué)術(shù)前動(dòng)態(tài)。
(2) 了解當(dāng)前直流微電網(wǎng)主要的穩(wěn)定性分析方法,并至少掌握其中一種分析方法。
(3) 掌握變換器的小信號(hào)模型的建立方法,以及基于小信號(hào)模型的電力系統(tǒng)穩(wěn)定性分析過程。
(4) 熟練掌握Matlab/simulink仿真軟件的在電力系統(tǒng)仿真上的運(yùn)用。
該實(shí)驗(yàn)課程包括以下5個(gè)主要教學(xué)環(huán)節(jié),分別是Matlab/Simulink理論知識(shí)、直流微電網(wǎng)及其穩(wěn)定性分析方法的理論知識(shí)、變換器小信號(hào)建模及級(jí)聯(lián)變換器的穩(wěn)定性分析、選題及相應(yīng)的Matlab仿真驗(yàn)證、以及交流總結(jié)會(huì)。以微電網(wǎng)作為研究對(duì)象,同時(shí)將該領(lǐng)域關(guān)注的微電網(wǎng)穩(wěn)定性問題作為研究點(diǎn)。 建立連續(xù)導(dǎo)電模式下(CCM)源變換器的小信號(hào)模型, 推導(dǎo)源變換器輸出阻抗,然后依據(jù)阻抗比判據(jù)分析直流微電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
科學(xué)合理的教學(xué)組織是實(shí)現(xiàn)一定教學(xué)目標(biāo)的重要保障[9]。本實(shí)驗(yàn)課程的教學(xué)內(nèi)容多,涉及面廣。下面介紹一下教學(xué)時(shí)間安排。教學(xué)性質(zhì)可以是選修課,學(xué)生自愿報(bào)名參加,教學(xué)時(shí)間放在學(xué)生的雙休日,主要以本科生為主,并允許部分研究生參加。每次實(shí)踐課為3~4學(xué)時(shí),每周進(jìn)行一次課,總共需要4~5次課,總學(xué)時(shí)為16~20學(xué)時(shí)。這種靈活的教學(xué)時(shí)間安排,能滿足不同專業(yè)特點(diǎn)對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)難度的不同要求,保障實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。
2.1 直流微電網(wǎng)及其穩(wěn)定性分析方法的理論知識(shí)
對(duì)于學(xué)生來說相對(duì)比較陌生,所以課前將學(xué)生自主收集直流微電網(wǎng)的相關(guān)資料,并上交一個(gè)直流微電網(wǎng)的綜述報(bào)告,內(nèi)容必須包括直流微電網(wǎng)的背景與意義、基本結(jié)構(gòu)組成和最新發(fā)展動(dòng)態(tài)3部分。通過這部分能夠鍛煉學(xué)生查找相關(guān)文獻(xiàn)和資料的能力。隨后教師將在課堂上全面講授直流微電網(wǎng)的相關(guān)知識(shí)。
圖1所示為一種適用于未來智能家庭、商業(yè)樓宇及工業(yè)園區(qū)的典型直流微電網(wǎng)結(jié)構(gòu)。
圖1 典型的直流微電網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
系統(tǒng)內(nèi)可包含光伏、風(fēng)電等間歇性分布式電源,微型柴油發(fā)電機(jī)和燃料電池等可控型分布式電源,電池儲(chǔ)能、飛輪或超級(jí)電容等儲(chǔ)能單元以及本地交/直流負(fù)荷。若直流微電網(wǎng)可與外部交流電網(wǎng)互聯(lián),則可通過雙向DC-AC變流器接入交流系統(tǒng)[10]。在未來直流微電網(wǎng)中,進(jìn)一步提高直流系統(tǒng)供電靈活性和穩(wěn)定性將是研究熱點(diǎn)。作為當(dāng)代大學(xué)生就有必要儲(chǔ)備一些相關(guān)知識(shí)。如表2所示,直流微電網(wǎng)穩(wěn)定性分析方法主要包括試驗(yàn)法、仿真法和理論分析法。由于阻抗法在工程上較容易實(shí)現(xiàn),故詳細(xì)向?qū)W生介紹阻抗法。
表2 直流微電網(wǎng)穩(wěn)定性分析方法
2.2 變換器小信號(hào)建模及其穩(wěn)定性分析
本課程主要介紹基于小信號(hào)模型直流微電網(wǎng)的穩(wěn)定性分析,在分析穩(wěn)定性之前要先對(duì)直流微電網(wǎng)進(jìn)行小信號(hào)建模。教師將用2個(gè)課時(shí)的時(shí)間詳細(xì)講解有關(guān)直流微電網(wǎng)中變換器的小信號(hào)建模方法以及相關(guān)阻抗傳遞函數(shù)求取方法。如圖2所示,以工作在CCM模式下的Buck變換器為例介紹小信號(hào)模型的建立過程。
圖2 Buck變換器主拓?fù)?/p>
使用狀態(tài)空間平均法,可得到瞬態(tài)量間的關(guān)系[11]:
(1)
對(duì)其進(jìn)行線性化得到相對(duì)應(yīng)的小信號(hào)模型為:
(2)
開環(huán)輸出阻抗傳遞函數(shù)為:
(3)
接下來的2個(gè)課時(shí)教師將詳細(xì)講解級(jí)聯(lián)變換器的穩(wěn)定性分析方法,其中主要詳細(xì)介紹阻抗比判據(jù)分析法。直流微電網(wǎng)中的級(jí)聯(lián)系統(tǒng)可以等效成如圖4所示。
圖4 級(jí)聯(lián)系統(tǒng)等效圖
圖5 實(shí)軸禁區(qū)
講授完直流微網(wǎng)小信號(hào)建模和穩(wěn)定性分析方法后,教師會(huì)布置一個(gè)課下作業(yè),讓學(xué)生自主選擇變換器的類型,包括Buck、Boost、Buck-Boost等。正確寫出它的小信號(hào)模型和相應(yīng)的開環(huán)輸出阻抗的傳遞函數(shù)。
2.3 變換器參數(shù)的求取方法與Matlab仿真
設(shè)該仿真是在8陣元均勻直線陣上的實(shí)現(xiàn)[4],陣元間距為半波長(zhǎng),設(shè)SNR和SIR均為10dB,噪聲是均值為0,方差為1的高斯白噪聲。
在課程開始階段,學(xué)生對(duì)于Matlab軟件不太了解,教師會(huì)向?qū)W生講授Matlab軟件的基本知識(shí),以及如何使用Matlab/Simulink進(jìn)行電力系統(tǒng)仿真。這有助于學(xué)生快速的學(xué)會(huì)使用仿真軟件搭建后面用于仿真驗(yàn)證的電力系統(tǒng)電路。另外教師也要向?qū)W生講授如何求取變換器的參數(shù)。講授Matlab/Simulink軟件的基礎(chǔ)知識(shí)后,教師布置一個(gè)簡(jiǎn)單電路的搭建仿真實(shí)驗(yàn),讓學(xué)生在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成。例如,讓學(xué)生搭建一個(gè)簡(jiǎn)單的降壓(從100 V降到25 V)或者升壓電路(從6 V升到15 V),學(xué)生需要自己求取變換器的參數(shù),并仿真實(shí)現(xiàn)其降壓或升壓功能。對(duì)學(xué)生所搭建仿真電路的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)是正確性、電路的復(fù)雜程度、完成電路搭建所用的時(shí)間等。通過簡(jiǎn)單電路仿真搭建環(huán)節(jié),可幫助學(xué)生去檢驗(yàn)自己掌握Matlab/Simulink軟件相關(guān)知識(shí)的程度,同時(shí)也可以幫助學(xué)生快速的掌握電力系統(tǒng)仿真電路的搭建知識(shí),為后期的仿真實(shí)驗(yàn)打下一定的基礎(chǔ)。下面展示一些學(xué)生搭建仿真電路。圖6是學(xué)生搭建的Buck降壓電路及其時(shí)域仿真圖形。圖7是學(xué)生搭建的Boost升壓電路及其時(shí)域仿真圖形。輸出波形從上到下依次為輸入電壓、電感電流和輸出電壓。
2.4 選題及相應(yīng)的Matlab仿真驗(yàn)證
圖6 Buck降壓仿真電路及仿真圖形
圖7 Boost升壓仿真電路及仿真圖形
本課程最后的考核方式是讓學(xué)生自主設(shè)計(jì)直流微電網(wǎng)結(jié)構(gòu)并進(jìn)行穩(wěn)定性分析??紤]到學(xué)生的知識(shí)儲(chǔ)備有限,應(yīng)合理的將實(shí)際微電網(wǎng)簡(jiǎn)化(例如微電網(wǎng)中的新能源可以用直流電源代替),以便在有限的實(shí)踐活動(dòng)中完成實(shí)驗(yàn)?zāi)康?。微電網(wǎng)必須要含有新能源、源變換器和負(fù)載3個(gè)部分??刂品绞娇梢赃x擇單電壓環(huán)控制、電壓電流雙閉環(huán)控制及下垂控制等。學(xué)生一般以3~4人為一組進(jìn)行選題,即確定自己研究的直流微電網(wǎng)結(jié)構(gòu)。教師會(huì)向?qū)W生介紹本門課程可選的課題。例如,源變換器和負(fù)載變換器可以選擇Buck、Boost、Buck-Boost等,負(fù)載可以是恒功率負(fù)載或者恒阻值負(fù)載。此外還鼓勵(lì)學(xué)生自主選題。對(duì)學(xué)生提出的自主選題,教師要對(duì)其難易程度加以判斷,分析它的可行性,同時(shí)評(píng)估該選題是否能達(dá)到本課程的教學(xué)目標(biāo)。
下面以一組學(xué)生完成的實(shí)驗(yàn)為例進(jìn)行說明。他們選用的是太陽能電池(以直流電源等效代替)、Boost升壓電路和功率為10 kW的純電阻負(fù)載結(jié)構(gòu),變換器的控制方式選用單電壓環(huán)控制方式。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖8所示。
圖中,Boost電路的小信號(hào)模型[11]:
(4)
圖8 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
變換器的開環(huán)小信號(hào)傳遞函數(shù):
(5)
式中:
系統(tǒng)的開環(huán)輸出阻抗:
(6)
根據(jù)圖8,建立控制變換器的小信號(hào)控制框圖如圖9所示。
圖9 控制變換器小信號(hào)控制框圖
系統(tǒng)的閉環(huán)輸出阻抗:
(7)
式中,Gpiu是電壓環(huán)路PI控制器的傳遞函數(shù)。
負(fù)載側(cè)輸入阻抗[14-15]:
(8)
圖10、11所示為線路等效電容CC從10 μF增大到100 μF時(shí),Zout與Zin的波特圖以及Zout/Zin的奈奎斯特圖。
圖10 CC從10 μF增大到100 μF時(shí)Zout與Zin的波特圖
圖11 CC從10 μF增大到100 μF時(shí)Zout/Zin的奈奎斯特圖
由圖10可見,隨著線路等效電容的增大,負(fù)載側(cè)輸入阻抗Zin越來越接近變換器輸出阻抗Zout。由Middlebrook判據(jù)得出系統(tǒng)趨于不穩(wěn)定。
從圖11中可以看出,隨著線路等效電容的增大,阻抗比的奈奎斯特曲線漸漸接近實(shí)軸禁區(qū),系統(tǒng)也就越不穩(wěn)定。由此可以得出線路等效電容的增大會(huì)降低系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
在學(xué)生確定了選題、 進(jìn)入到自己動(dòng)手完成選題任務(wù)過程中,教學(xué)過程中曾發(fā)現(xiàn)以下3個(gè)問題。
(1) 不少學(xué)生搭建的變換器仿真電路實(shí)現(xiàn)升降壓功能,但不能達(dá)到他們所期望的升降倍數(shù)。教師就會(huì)建議他們要適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)變換器參數(shù),例如變換器的電感值應(yīng)該取計(jì)算值的1.2倍,電容值也應(yīng)該有一定的裕量。此建議可幫助同學(xué)快速的調(diào)節(jié)好變換器的參數(shù),并實(shí)現(xiàn)其升降壓功能。
(2) 變換器的控制回路中大部分學(xué)生會(huì)選擇PI控制器,由于缺乏調(diào)節(jié)PI控制器的合理方法,他們會(huì)把大量的時(shí)間花費(fèi)在調(diào)節(jié)PI控制器的參數(shù)上。此時(shí)教師就會(huì)建議他們?cè)谧儞Q器的調(diào)節(jié)過程中,應(yīng)該先調(diào)節(jié)比例參數(shù),同時(shí)令積分參數(shù)為零;確定了比例參數(shù)后再去調(diào)節(jié)積分參數(shù)。具體步驟讓他們參考Z-N法。學(xué)生學(xué)習(xí)了此方法后大大縮減了PI參數(shù)的調(diào)節(jié)時(shí)間。
(3) 在求取系統(tǒng)傳遞函數(shù)時(shí),大部分學(xué)生始終使用手算。這樣即費(fèi)時(shí)費(fèi)力又容易出錯(cuò)。這時(shí)教師會(huì)建議他們使用Matlab進(jìn)行傳遞函數(shù)間加減乘除的計(jì)算,也可以通過Simulink直接求出變換器輸入輸出阻抗的傳遞函數(shù)。這樣可幫助學(xué)生提高他們的計(jì)算速度和準(zhǔn)確率。
2.5 交流總結(jié)
在課程的最后,安排了交流總結(jié)環(huán)節(jié),要求每個(gè)選題學(xué)生小組要制作PPT,以展示他們所分析的直流微電網(wǎng)結(jié)構(gòu),匯報(bào)自己完成課題任務(wù)的情況。交流總結(jié),會(huì)幫助學(xué)生提高口頭表達(dá)能力以及歸納總結(jié)能力等,并且為學(xué)生分享他人成果和想法等提供了機(jī)會(huì)。課程結(jié)束后,要求學(xué)生們要提交自己完成的直流微電網(wǎng)仿真文件及相關(guān)圖形和結(jié)題報(bào)告。
本課程的教學(xué)效果是從對(duì)學(xué)生提交的結(jié)題報(bào)告和Matlab/simulink仿真文件的分析中得到的,主要調(diào)查了以下方面:①使用Matlab/Simulink的熟練程度,例如仿真電路是否清晰簡(jiǎn)潔; ②變換器小信號(hào)建模的正確性和熟練程度 ③查閱參考文獻(xiàn)的能力; ④對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行自我評(píng)價(jià)的能力。
在合理的課程安排下,選課學(xué)生可在兩星期內(nèi)掌握Matlab/Simulink仿真軟件使用并完成一個(gè)簡(jiǎn)單級(jí)聯(lián)系統(tǒng)的搭建仿真。并在一周內(nèi)學(xué)會(huì)簡(jiǎn)單變換器的小信號(hào)建模方法。 通過此課程,學(xué)生的自主學(xué)習(xí)興趣、動(dòng)手實(shí)踐能力將會(huì)有明顯提高; 初步掌握直流微電網(wǎng)及其穩(wěn)定性分析的基礎(chǔ)知識(shí),并對(duì)其產(chǎn)生一定的研究興趣; 大部分選課學(xué)生還會(huì)有意識(shí)地對(duì)自己的工作成果進(jìn)行自我評(píng)價(jià),并掌握評(píng)價(jià)方法。
本實(shí)驗(yàn)課程肯定還有不足之處,但希望本文的探索能夠更好地去激發(fā)學(xué)生的潛能和興趣;能對(duì)高校實(shí)驗(yàn)教學(xué)的實(shí)踐活動(dòng)的發(fā)展起到點(diǎn)滴作用;能切實(shí)提升電氣工程及相關(guān)專業(yè)學(xué)生的培養(yǎng)質(zhì)量。
[1] 丁 明, 王偉勝, 王秀麗, 等. 大規(guī)模光伏發(fā)電對(duì)電力系統(tǒng)影響綜述[J]. 中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào), 2014(1):1-14.
[2] 魯宗相, 王彩霞, 閔 勇, 等. 微電網(wǎng)研究綜述[J]. 電力系統(tǒng)自動(dòng)化, 2007(19):100-107.
[3] 趙宏偉, 吳濤濤. 基于分布式電源的微網(wǎng)技術(shù)[J]. 電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化學(xué)報(bào), 2008(1):121-128.
[4] 王 康, 金宇清, 甘德強(qiáng), 等. 電力系統(tǒng)小信號(hào)穩(wěn)定分析與控制綜述[J]. 電力自動(dòng)化設(shè)備, 2009(5):10-19.
[5] 楊新法, 蘇 劍, 呂志鵬, 等. 微電網(wǎng)技術(shù)綜述[J]. 中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào), 2014(1):57-70.
[6] Huang Yiping, Ma Xiaoxuan. Research on microgrid technology[J]. 電工技術(shù)學(xué)報(bào), 2015:320-328.
[7] Md. Rasheduzzaman J A M J. Reduced-order small-signal model of microgrid systems[J]. IEEE Transactions on Sustainable Energy, 2015,6(4):1293-1305.
[8] 教育部. 教育部關(guān)于開展高等學(xué)校實(shí)驗(yàn)教學(xué)示范中心建設(shè)和評(píng)審工作的通知[J]. 中華人民共和國(guó)教育部公報(bào), 2005(Z2):45-47.
[9] 馬忠麗. 美國(guó)德州農(nóng)工大學(xué)工程學(xué)院實(shí)踐教學(xué)探究[J]. 實(shí)驗(yàn)室研究與探索, 2013(9):207-210.
[10] 李霞林, 郭 力, 王成山, 等. 直流微電網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)研究綜述[J]. 中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào), 2016(1):2-17.
[11] 許建平. 開關(guān)變換器動(dòng)態(tài)特性:建模、分析與控制[M]. 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 2012.
[12] Shen Z, Jaksic M, Cvetkovic I,etal. Small-signal impedance measurement in medium-voltage dc power systems[C]//International Conference on Electrical Systems for Aircraft, Railway, Ship Propulsion and Road Vehicles, ESARS 2015, March 3, 2015-March 5, 2015, Aachen, Germany: IEEE Computer Society, 2015.
[13] 李安壽. 分布式電源系統(tǒng)穩(wěn)定性研究[D]. 哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué), 2014.
[14] 支 娜, 張 輝, 鄭 航, 等. 雙向DC/DC變換器阻抗特性及穩(wěn)定性研究[J]. 電力電子技術(shù), 2015(8):12-15.
[15] 邢小文, 張 輝, 支 娜, 等. 直流微電網(wǎng)中變換器阻抗特性及系統(tǒng)穩(wěn)定性研究[J]. 低壓電器, 2013(4):26-31.
Stability Analysis Experiment of DC Micro-Grid Based on Small-Signal Model
LIUHongda,ZHANGGuokun,WANGKejun
(College of Automation, Harbin Engineering University, Harbin 150001, China)
The micro-grid is an important part of future Smart Distribution Automation, and the micro-grid technology is a trend of the future distributed power system. Combined with the current hot issue in the field of power system, i.e., micro-grid stability problem, an experiment course of “stability analysis experiment of micro-grid based on small-signal model” is proposed for the students of electrical engineering and related majors, The course includes theoretical knowledge of MATLAB/Simulink, theoretical knowledge of DC micro-grid and stability analysis, small signal modeling of converter and stability analysis of cascade converters. It also contains choosing topics and the corresponding MATLAB simulation, seminars and so on. Students are required to master the simple DC micro-grid small signal stability analysis within 20 courses. This experiment course focuses on the issues concerned at present and nearly future, combines the control theory analysis with new energy power grid, makes students understand the new development of science and technology and the academic trends, enlightens students’ thought of scientific research, and introduces the research method (small signal analysis) to the experiment teaching activities.
DC micro-grid; small-signal modeling; stability analysis
2016-05-30
黑龍江省高等教育改革項(xiàng)目(JG2013010177,JG2013010202);黑龍江省高等教育學(xué)會(huì)教育科學(xué)研究規(guī)劃項(xiàng)目(HGJXHC110374);哈爾濱工程大學(xué)教育改革項(xiàng)目(SYJG20130412)
劉宏達(dá)(1976-),男,山東蓬萊人,博士,副教授,主要研究方向:實(shí)驗(yàn)室科教結(jié)合建設(shè)。
Tel.:15765581561; E-mail: liuhd405@163.com
TM 712
A
1006-7167(2017)02-0204-06