分布式電源接入對(duì)配電網(wǎng)電能質(zhì)量的影響及應(yīng)對(duì)策略研究.pdf

1、基于電力電子裝置的分布式電源(Distributed Generation，DG)具有功率交換特性復(fù)雜、輸出功率波動(dòng)范圍大、非線性程度高等特點(diǎn)，若不對(duì)其并網(wǎng)電能質(zhì)量進(jìn)行分析與控制，當(dāng)其大規(guī)模接入配電網(wǎng)后，很可能導(dǎo)致諧波污染、諧波諧振、電壓波動(dòng)、三相電壓不平衡等電能質(zhì)量問(wèn)題，嚴(yán)重影響配電系統(tǒng)的安全可靠性和用戶(hù)的供電質(zhì)量。為此，本文以DG接入對(duì)配電網(wǎng)電能質(zhì)量的影響及應(yīng)對(duì)措施為研究方向，重點(diǎn)開(kāi)展以下研究工作。
　　針對(duì)DG接入對(duì)配電網(wǎng)電

2、能質(zhì)量的影響機(jī)理問(wèn)題。分別從DG全橋逆變器分岔特性所引入的諧波干擾、DG與非線性負(fù)載的諧波交互特性、DG接入后的配電網(wǎng)諧波諧振機(jī)理、DG的波動(dòng)性及不對(duì)稱(chēng)接入對(duì)配電網(wǎng)電壓的影響范圍及程度此四方面展開(kāi)研究。
　　1、由于固有非線性特性，DG全橋逆變器可能經(jīng)歷快、慢時(shí)間尺度上的分岔而進(jìn)入混沌失穩(wěn)狀態(tài)，此過(guò)程中逆變器將向電網(wǎng)注入高、低頻諧波分量。故本文在同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中，通過(guò)建立三相全橋逆變器的狀態(tài)空間平均模型和離散時(shí)間模型，完成對(duì)三相全

3、橋逆變器發(fā)生在快、慢時(shí)間尺度上分岔行為的理論分析。
　　2、研究非線性負(fù)荷條件下DG的輸出特性，不僅能指導(dǎo)DG逆變器的優(yōu)化設(shè)計(jì)，還能對(duì)電力系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行量化分析。故本文在分別使用雙重傅立葉變換和基于調(diào)制理論的時(shí)頻域混合建模方法對(duì)DG逆變器和非線性負(fù)荷進(jìn)行建模的基礎(chǔ)上，利用預(yù)處理阻尼JFNK方法，在頻域內(nèi)，對(duì)包含逆變器和非線性負(fù)荷的模型進(jìn)行求解。獲得在非線性負(fù)載擾動(dòng)情況下逆變器輸出的諧波特性。
　　3、由于容量差別、逆變器

4、非線性因素和高階并網(wǎng)濾波電路，易使包含DG的配電網(wǎng)發(fā)生諧波諧振。本文使用模態(tài)分析法，獲知配電網(wǎng)內(nèi)各節(jié)點(diǎn)對(duì)于諧波諧振狀態(tài)的參與因子，及諧振狀態(tài)的影響范圍，并為諧波諧振的抑制提供借鑒和指導(dǎo)。
　　4、當(dāng)出力具有隨機(jī)性的DG不對(duì)稱(chēng)接入配電網(wǎng)后，易引起配電網(wǎng)電壓波動(dòng)和三相不平衡。故本文使用概率潮流的思想，分別采用基于拉丁超立方采樣的蒙特卡洛法和基于無(wú)跡變換的方法，將不確定性潮流問(wèn)題轉(zhuǎn)換為有限點(diǎn)的確定性潮流問(wèn)題。使用序分量法來(lái)求解不對(duì)稱(chēng)潮流

5、問(wèn)題。利用分步迭代的思想將下垂控制的DG節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)換為傳統(tǒng)節(jié)點(diǎn)類(lèi)型，以便使用Newton-Raphson法求解。
　　針對(duì)DG接入后所引起電能質(zhì)量問(wèn)題的應(yīng)對(duì)措施。在電能質(zhì)量影響機(jī)理研究的基礎(chǔ)上，不僅考慮改進(jìn)DG并網(wǎng)逆變器自身控制策略以進(jìn)行主動(dòng)控制，還積極探索基于九開(kāi)關(guān)管逆變器結(jié)構(gòu)的新型DFACTS裝置以進(jìn)行被動(dòng)控制。從此兩方面對(duì)電能質(zhì)量問(wèn)題的應(yīng)對(duì)措施展開(kāi)研究。
　　1、針對(duì)可控電壓源型DG，利用具備復(fù)數(shù)增益的準(zhǔn)比例復(fù)數(shù)積分控制器

6、，與相位補(bǔ)償準(zhǔn)比例諧振控制器相配合，構(gòu)成相位補(bǔ)償控制策略，實(shí)現(xiàn)對(duì)任意次諧波序分量的獨(dú)立控制，提高電壓環(huán)控制算法的響應(yīng)速度和穩(wěn)定裕度。針對(duì)可控電流源型DG，基于調(diào)制時(shí)間分配的思想，提出一種復(fù)合空間矢量滯環(huán)控制策略，從而協(xié)調(diào)電流環(huán)控制算法的跟蹤精度和動(dòng)態(tài)性能。
　　2、提出一種基于九開(kāi)關(guān)管的雙調(diào)諧注入式混合有源濾波器的新型DFACTS裝置，通過(guò)跨接配電變壓器的接入方式，使其既能對(duì)配電變壓器高、低壓側(cè)電能質(zhì)量問(wèn)題進(jìn)行治理，又能穩(wěn)定九開(kāi)關(guān)

7、管逆變器直流側(cè)電壓，還能保護(hù)配電變壓器免受諧波侵?jǐn)_。為完善所提新型DFACTS裝置的性能，相繼提出了一種基于自適應(yīng)原理的新型FBD諧波檢測(cè)算法和一種基于令牌指令的非連續(xù)空間矢量調(diào)制算法。
　　綜上所述，本文從產(chǎn)生機(jī)理和治理方法兩方面，圍繞分布式電源接入配電網(wǎng)后所引起的電能質(zhì)量問(wèn)題展開(kāi)探討。但顧及高滲透接入情況下，分布式電源對(duì)配電網(wǎng)電能質(zhì)量影響及對(duì)應(yīng)治理方法的研究具有復(fù)雜性和特殊性。本文希望對(duì)電能質(zhì)量問(wèn)題的分析方法和逆變器控制策略提