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微电网并网运行的三相不平衡控制策略

2018-09-10 09:35:00
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    微电网一般含有众多形式的分布式电源DG,通过对DG变流器的调整,能够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,所以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,其中有包含大量的三相不平衡治理装置。微电网与不平衡负载和不平衡DG之间的交互作用会降低微电网中逆变器的控制性能,随之就会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,是能够有效提高逆变器的控制性能的,降低微电网中的三相不平衡度,提高微电网运行的电能质量。


    微电网是将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。


一、微电网出现三相电压不平衡的原因主要有两个方面:


(1)电网侧出现单相短路等故障,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,而对于运行中的微电网,其与不平衡负荷将产生交互作用,降低其电压控制性能,从而影响微电网电压的三相不平衡度。


    微电网中的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。


二、负序电流对逆变器控制性能的影响主要有两个方面:


(1)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。


(2)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。


三、并网运行的微电网在三相不平衡工况下的控制策略

    在微电网中,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。当微电网并网运行时,电网侧发生不平衡与微电网内部接入不平衡装置均可能导致微电网电压三相不平衡。对于电网侧故障导致的微电网三相电压不平衡,微电网很难通过控制变流器的方式直接进行校正,而对于微电网内部接入三相不平衡的负载或者DG造成三相电压不平衡,可以通过对微电网变流器的控制进行校正。因此,将微电网运行模式控制与微电网内部变流器控制结合在一起,充分发挥微电网中电力电子变流器控制灵活的特点,形成微电网在并网运行时的三相不平衡控制策略。

微电网

    当电网侧故障导致微电网三相电压不平衡时,由于采用控制的方式很难对不平衡进行校正,因此,当电压不平衡度大于相应标准时,微电网转入运行模式,储能逆变器工作于电压控制模式,支撑微电网母线电压;当微电网内部接入不平衡装置导致微电网三相不平衡且大于相应标准时,储能逆变器工作于负序电流工作模式,补偿微电网内部所需的负序电流,进而消除负序电流在微电网与配电网之间线路等效阻抗上的负序压降,从而保证微电网电压三相平衡。


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