交直流混合微電網(wǎng)中若干關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、電能是國民經(jīng)濟發(fā)展與人民生活的基礎(chǔ)，如何合理開發(fā)和利用可再生“綠色”電能已成為世界各國共同關(guān)注的問題。由微型電源和本地負(fù)荷共同組成的微電網(wǎng)可實現(xiàn)可再生分布式電能就地消納，已成為分布式發(fā)電供能系統(tǒng)集成技術(shù)的核心。特別是，交直流混合微電網(wǎng)同時具有交流微電網(wǎng)和直流微電網(wǎng)的優(yōu)點，必將成為未來開發(fā)和利用分布式可再生電能的主要電網(wǎng)結(jié)構(gòu)。
　　針對交直流混合微電網(wǎng)中的關(guān)鍵理論和技術(shù)，本文以國家自然科學(xué)基金重點項目和湖南省研究生科研創(chuàng)新項目為依托

2、，深入研究了混合微電網(wǎng)中可再生微電源和儲能設(shè)備容量的優(yōu)化配置、雙向功率變流器的高效運行與控制技術(shù)、并聯(lián)變流器的環(huán)流抑制技術(shù)和混合微電網(wǎng)的電能質(zhì)量治理技術(shù)，研究重點和取得的成果主要體現(xiàn)在以下幾個方面：
　?。?）提出了基于最優(yōu)期望輸出功率特性的可再生微電源容量和儲能設(shè)備容量優(yōu)化配置方法。針對混合微電網(wǎng)中可再生微電源輸出功率隨機波動和間歇性導(dǎo)致的微電網(wǎng)供電總功率不穩(wěn)定問題，分析了光伏發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電等可再生微電源與儲能設(shè)備的輸出功率特性

3、；詳細(xì)闡述了可再生微電源的輸出功率特性、可再生微電源與負(fù)荷及儲能設(shè)備的總輸出功率特性的最優(yōu)期望值求解方法，提出了基于最優(yōu)期望輸出功率特性的可再生微電源容量和儲能設(shè)備容量優(yōu)化配置方法，提高了可再生微電源與混合微電網(wǎng)輸出功率特性的穩(wěn)定性。
　?。?）討論了混合微電網(wǎng)在聯(lián)網(wǎng)和孤島兩種運行模式下雙向功率變流器的控制任務(wù)和運行特點。針對混合微電網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)工作模式提出了基于Clarke變換的直接功率控制策略，使雙向功率變流器控制系統(tǒng)省去了鎖相環(huán)，

4、避免了鎖相環(huán)精度和延時對雙向功率變流器輸出電流波形和功率控制精度的影響；提出了基于功率前饋的直流母線電壓控制方法，有效改善了直流母線電壓的波動幅值。
　　（3）針對混合微電網(wǎng)孤島工作模式提出了基于改進虛擬阻抗的雙向功率變流器自動均流控制方法。分析了多臺并聯(lián)運行雙向功率變流器之間功率均分誤差的產(chǎn)生機理，揭示了虛擬阻抗分別與電流均分誤差和變流器輸出有功功率的關(guān)系，提出基于負(fù)載電流均分誤差的虛擬阻抗技術(shù)，實現(xiàn)了雙向功率變流器之間的精確電

5、流均分，同時保證了雙向功率變流器的運行獨立性和功率輸出能力。
　?。?）提出了基于補償零序電壓差的零序環(huán)流無差拍控制方法。為抑制混合微電網(wǎng)中共直流母線并聯(lián)變流器的零序環(huán)流，分析了共直流母線并聯(lián)變流器間的零序環(huán)流產(chǎn)生機理，建立了并聯(lián)變流器間的零序環(huán)流數(shù)學(xué)模型，提出了補償零序電壓差的零序環(huán)流抑制原理和零序環(huán)流無差拍控制方法，實現(xiàn)了共直流母線并聯(lián)變流器間零序環(huán)流的有效抑制。所提環(huán)流控制方法為采用并聯(lián)變流器結(jié)構(gòu)的微電源和工業(yè)變流電源的零序

6、環(huán)流抑制提供了簡單、實用的理論和技術(shù)。
　?。?）提出了混合微電網(wǎng)電能質(zhì)量綜合治理技術(shù)。通過分析混合微電網(wǎng)的電能質(zhì)量特征，提出了將雙向功率變流器與配電網(wǎng)作為系統(tǒng)、基于逆變器的可再生交流微電源與負(fù)載作為被治理的“負(fù)荷”的混合微電網(wǎng)電能質(zhì)量治理方案，并提出治理諧波、無功和負(fù)載三相不平衡等多項電能質(zhì)量指標(biāo)的電能質(zhì)量綜合補償器。同時，針對高頻諧波治理要求快速電流跟蹤和三相不平衡補償要求快速調(diào)節(jié)直流側(cè)電容電壓的特點，提出了電能質(zhì)量綜合補償器