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三相不平衡工况下的微电网控制策略(图)

北极星智能电网在线  来源:电力系统自动化  作者:师洪涛 卓放 易皓 耿志清  2016/3/10 11:11:27  我要投稿  

北极星智能电网在线讯:微电网通常含有众多形式的分布式电源(DG),通过对DG变流器的灵活调整,可以对微电网的运行模式进行有效控制,从而提高可再生能源利用率与供电可靠性,因此,发展微电网对缓解日益增多的能源需求具有重要意义。

微电网一般建设在配电网的末端,其中包含大量的三相不平衡装置,诸如不平衡的负载与DG。微电网与不平衡负载微电网及不平衡DG之间的交互作用会降低微电网中逆变器的控制性能,进而导致微电网电压三相不平衡。在微电网储能逆变器中采用统一的三相不平衡抑制策略,能够有效提高逆变器的控制性能,降低微电网三相不平衡度,提高微电网运行的电能质量

1、微电网为什么会出现三相电压不平衡?

微电网将DG、储能系统、负荷、电能质量治理系统等装置组合在一起,构成一个既可以孤岛运行,又可以并网运行的供用电网络,其简化的结构示意图如图1所示。

图1简化的微电网结构示意图

从图1中可以看出,微电网出现三相电压不平衡的原因主要有2个方面:1)电网侧出现诸如单相短路等故障,引起电网电压不平衡,进而导致微电网三相电压不平衡;2)微电网内部接入不平衡的负载或分布式电源后,并网运行的微电网从配网吸收负序电流,从而在线路阻抗上产生负序压降,进而导致微电网母线电压三相不平衡,而对于孤岛运行的微电网,微电网中储能系统变流器为负载提供负序电流后,其与不平衡负荷将产生交互作用,降低其电压控制性能,从而影响孤岛微电网电压的三相不平衡度。

2、孤岛运行的微电网在三相不平衡工况下的控制策略

孤岛运行的微电网,其母线电压由储能逆变器支撑。当微电网中接入三相不平衡的负载或者DG后,储能逆变器将为负载提供负序电流,负序电流对逆变器控制性能的影响主要分为2个方面:1)逆变器输出的负序电流在逆变器输出阻抗上产生负序压降,导致逆变器输出端口的电压发生三相不平衡,进而引起微电网电压三相不平衡。在这种情况下,微电网中三相平衡的负载也开始吸收三相不平衡电流,微电网中其他三相DG的变流器也会受到影响,从而进一步加剧微电网电压的三相不平衡度;

2)当逆变器输出负序电压与负序电流时,其输出的有功功率与无功功率是波动的,从而导致电压的幅值与频率发生波动。因此,在孤岛微电网中,储能逆变器的三相不平衡抑制策略主要包括逆变器输出负序电压的抑制策略与电压幅值与频率波动的消除策略。在本文中,采用基于时域变换的分解方法,将反馈至控制系统的输出电压与输出电流分解为正序分量与负序分量,并在对应的正序与负序dq坐标系下进行控制,用来抑制输出电压中的负序分量。同时,在传统的虚拟阻抗控制中,只采用正序电流进行计算,进一步提高对负序电压的消除效果;在传统的电压控制环中,进一步嵌入电压波动抑制环,即对电压幅值与频率的波动进行实时控制,达到稳定输出电压和提高电压质量的目的。

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