微網運行和電能質量控制研究.pdf

1、可再生能源可有效緩解全球能源危機，提高能源可持續(xù)發(fā)展能力。分布式發(fā)電是可再生能源開發(fā)利用的有效途徑，它充分利用各種可用的分散存在的能源進行發(fā)電，有利于緩解集中發(fā)電設施建設的壓力，是大電網的有效補益。分布式發(fā)電優(yōu)勢明顯，然而，由于分布式發(fā)電的隨機性和分散性，大規(guī)模接入會對電網的安全穩(wěn)定運行帶來影響，當電網發(fā)生故障時，分布式發(fā)電必須與電網斷開，無法發(fā)揮分布式發(fā)電削峰填谷的作用。微網這一概念被提出來規(guī)范分布式發(fā)電，使其“友好地”接入電網，協調

2、分布式發(fā)電與電網之間的矛盾。微網是解決分布式電源大規(guī)模接入電網的重要方法，也是發(fā)展智能電網的重要研究內容。
　　 微網運行控制和微網及含微網電網的電能質量分析與控制是微網研究的關鍵技術，為微網應用于實際和大規(guī)模微網接入電網提供理論參考和技術支持，本文是在國家重點基礎計劃項目(“973”計劃)的資助下完成的，研究內容涉及到四個方面：微網控制、微源控制、微網內部電能質量控制(微源并網逆變器復合利用)和含多微網配電網的電能質量控制，具

3、體工作和創(chuàng)新點體現在：
　　 (1)從微網結構出發(fā)，考慮微源間環(huán)流問題，根據不同類型微源在微網系統所起的作用制定相應的控制策略，提出了微網的綜合控制策略。提出了改進型下垂控制，與傳統下垂控制相比，可提高微源輸出電壓的響應速度和調節(jié)精度。微源無縫切換技術可減少并網瞬間產生的沖擊電流，提高微網運行的穩(wěn)定性，實現微源即插即用，針對現有微源同步并網控制在實現無縫切換后需變換控制策略的缺陷，本文提出了微源同步并網與功率統一控制策略。該控制

4、策略實現同步并網后，無需改變控制結構就能實現微源輸出功率的調節(jié)。在MATALB\SIMULINK環(huán)境下建立了基于多種分布式能源形式的微網系統仿真模型，討論了微網孤島和聯網運行特性，微網仿真結果驗證了所提控制策略的正確性。
　　 (2)提出了一種基于LCL濾波器的雙環(huán)功率控制策略。該功率控制由功率外環(huán)、電容電流內環(huán)組成。為了給功率外環(huán)提供并網有功和無功功率反饋值，提出了基于PQ理論的單相電路檢測算法。功率外環(huán)的控制量為有功和無功功

5、率，是直流量，分別采用PI控制器，可以確保微源輸出有功和無功功率的無穩(wěn)態(tài)誤差控制，從而實現單相微源的PQ控制。利用頻域卷積的頻移特性，推導了功率環(huán)的傳遞函數，并得出了整個系統開環(huán)和閉環(huán)傳遞函數。通過繪制閉環(huán)傳遞函數的根軌跡和計算開環(huán)傳遞函數的穩(wěn)定裕度，分析了所提功率控制系統的穩(wěn)定性，設計了控制系統的外環(huán)和內環(huán)控制增益。仿真和實驗驗證了所提控制策略的正確性和有效性。
　　 (3)研究了光伏微源并網逆變器復合利用的兩個理論基礎，在分

6、析了現有兩種光伏并網控制策略(即基于同步旋轉變換的PI控制和基于靜止坐標下的比例諧振控制)基礎上，提出了基于同步旋轉坐標變換和基于靜止坐標系下的兩種復合控制策略，分析了兩種控制策略的控制原理，從控制結構、調節(jié)精度、數字化實現和限幅控制等方面比較分析了兩種復合控制策略的優(yōu)缺點，重點仿真研究了基于靜止坐標系下的復合控制策略在實現光伏發(fā)電、諧波治理、無功補償和復合利用的性能，并討論了復合利用對光伏微源發(fā)電的影響。
　　 (4)分析了多

7、微網接入對配電網電能質量的影響。針對多微網接入對配電網產生的電能質量問題，本文提出了一種由晶閘管控制電抗器(TCR)和諧振阻抗型混合有源電力濾波器(RITHAPF)組成的電力電子混合補償系統(PEHS)，分析了PEHS的工作原理，提出了PEHS控制策略。針對目前TCR的補償導納計算公式，是完全補償方式，容易造成過補償，且通過研究功率因數與功率的非線性曲線發(fā)現：功率因數越接近單位一，關系曲線越陡，此時功率因數每增大一個百分點，所需無功補償

8、量越大。本文提出了一種基于廣義dq變換的補償導納計算方法，用于TCR和PPFs補償多微網聯網三相電流不平衡和功率因數。在分析RITHAPF諧波抑制原理的基礎上，研究了影響RITHAPF濾波性能的機理，提出了具有相位補償的分頻電流控制策略，分頻補償因RITHAPF主電路等效阻抗引起延時造成的相位偏移，消除延時對RITHAPF濾波性能的影響，提高PEHS諧波抑制能力。仿真驗證了所提PEHS控制策略的有效性和正確性，比較研究了有無相位補償對R