微網(wǎng)運(yùn)行和電能質(zhì)量控制研究.pdf

1、可再生能源可有效緩解全球能源危機(jī)，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(kāi)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(jìn)行發(fā)電，有利于緩解集中發(fā)電設(shè)施建設(shè)的壓力，是大電網(wǎng)的有效補(bǔ)益。分布式發(fā)電優(yōu)勢(shì)明顯，然而，由于分布式發(fā)電的隨機(jī)性和分散性，大規(guī)模接入會(huì)對(duì)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)影響，當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)，分布式發(fā)電必須與電網(wǎng)斷開(kāi)，無(wú)法發(fā)揮分布式發(fā)電削峰填谷的作用。微網(wǎng)這一概念被提出來(lái)規(guī)范分布式發(fā)電，使其“友好地”接入電網(wǎng)，協(xié)調(diào)

2、分布式發(fā)電與電網(wǎng)之間的矛盾。微網(wǎng)是解決分布式電源大規(guī)模接入電網(wǎng)的重要方法，也是發(fā)展智能電網(wǎng)的重要研究?jī)?nèi)容。
　　 微網(wǎng)運(yùn)行控制和微網(wǎng)及含微網(wǎng)電網(wǎng)的電能質(zhì)量分析與控制是微網(wǎng)研究的關(guān)鍵技術(shù)，為微網(wǎng)應(yīng)用于實(shí)際和大規(guī)模微網(wǎng)接入電網(wǎng)提供理論參考和技術(shù)支持，本文是在國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)計(jì)劃項(xiàng)目(“973”計(jì)劃)的資助下完成的，研究?jī)?nèi)容涉及到四個(gè)方面：微網(wǎng)控制、微源控制、微網(wǎng)內(nèi)部電能質(zhì)量控制(微源并網(wǎng)逆變器復(fù)合利用)和含多微網(wǎng)配電網(wǎng)的電能質(zhì)量控制，具

3、體工作和創(chuàng)新點(diǎn)體現(xiàn)在：
　　 (1)從微網(wǎng)結(jié)構(gòu)出發(fā)，考慮微源間環(huán)流問(wèn)題，根據(jù)不同類型微源在微網(wǎng)系統(tǒng)所起的作用制定相應(yīng)的控制策略，提出了微網(wǎng)的綜合控制策略。提出了改進(jìn)型下垂控制，與傳統(tǒng)下垂控制相比，可提高微源輸出電壓的響應(yīng)速度和調(diào)節(jié)精度。微源無(wú)縫切換技術(shù)可減少并網(wǎng)瞬間產(chǎn)生的沖擊電流，提高微網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)微源即插即用，針對(duì)現(xiàn)有微源同步并網(wǎng)控制在實(shí)現(xiàn)無(wú)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(wǎng)與功率統(tǒng)一控制策略。該控制

4、策略實(shí)現(xiàn)同步并網(wǎng)后，無(wú)需改變控制結(jié)構(gòu)就能實(shí)現(xiàn)微源輸出功率的調(diào)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(wǎng)系統(tǒng)仿真模型，討論了微網(wǎng)孤島和聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行特性，微網(wǎng)仿真結(jié)果驗(yàn)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(nèi)環(huán)組成。為了給功率外環(huán)提供并網(wǎng)有功和無(wú)功功率反饋值，提出了基于PQ理論的單相電路檢測(cè)算法。功率外環(huán)的控制量為有功和無(wú)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(wú)功功率的無(wú)穩(wěn)態(tài)誤差控制，從而實(shí)現(xiàn)單相微源的PQ控制。利用頻域卷積的頻移特性，推導(dǎo)了功率環(huán)的傳遞函數(shù)，并得出了整個(gè)系統(tǒng)開(kāi)環(huán)和閉環(huán)傳遞函數(shù)。通過(guò)繪制閉環(huán)傳遞函數(shù)的根軌跡和計(jì)算開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)的穩(wěn)定裕度，分析了所提功率控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性，設(shè)計(jì)了控制系統(tǒng)的外環(huán)和內(nèi)環(huán)控制增益。仿真和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)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(wǎng)逆變器復(fù)合利用的兩個(gè)理論基礎(chǔ)，在分

6、析了現(xiàn)有兩種光伏并網(wǎng)控制策略(即基于同步旋轉(zhuǎn)變換的PI控制和基于靜止坐標(biāo)下的比例諧振控制)基礎(chǔ)上，提出了基于同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)變換和基于靜止坐標(biāo)系下的兩種復(fù)合控制策略，分析了兩種控制策略的控制原理，從控制結(jié)構(gòu)、調(diào)節(jié)精度、數(shù)字化實(shí)現(xiàn)和限幅控制等方面比較分析了兩種復(fù)合控制策略的優(yōu)缺點(diǎn)，重點(diǎn)仿真研究了基于靜止坐標(biāo)系下的復(fù)合控制策略在實(shí)現(xiàn)光伏發(fā)電、諧波治理、無(wú)功補(bǔ)償和復(fù)合利用的性能，并討論了復(fù)合利用對(duì)光伏微源發(fā)電的影響。
　　 (4)分析了多

7、微網(wǎng)接入對(duì)配電網(wǎng)電能質(zhì)量的影響。針對(duì)多微網(wǎng)接入對(duì)配電網(wǎng)產(chǎn)生的電能質(zhì)量問(wèn)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(bǔ)償系統(tǒng)(PEHS)，分析了PEHS的工作原理，提出了PEHS控制策略。針對(duì)目前TCR的補(bǔ)償導(dǎo)納計(jì)算公式，是完全補(bǔ)償方式，容易造成過(guò)補(bǔ)償，且通過(guò)研究功率因數(shù)與功率的非線性曲線發(fā)現(xiàn)：功率因數(shù)越接近單位一，關(guān)系曲線越陡，此時(shí)功率因數(shù)每增大一個(gè)百分點(diǎn)，所需無(wú)功補(bǔ)償

8、量越大。本文提出了一種基于廣義dq變換的補(bǔ)償導(dǎo)納計(jì)算方法，用于TCR和PPFs補(bǔ)償多微網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)三相電流不平衡和功率因數(shù)。在分析RITHAPF諧波抑制原理的基礎(chǔ)上，研究了影響RITHAPF濾波性能的機(jī)理，提出了具有相位補(bǔ)償?shù)姆诸l電流控制策略，分頻補(bǔ)償因RITHAPF主電路等效阻抗引起延時(shí)造成的相位偏移，消除延時(shí)對(duì)RITHAPF濾波性能的影響，提高PEHS諧波抑制能力。仿真驗(yàn)證了所提PEHS控制策略的有效性和正確性，比較研究了有無(wú)相位補(bǔ)償對(duì)R