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微電網並網運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。


    微電網一般建設在配電網的末端,其中有包含大量的三相不平衡治理裝置。微電網與不平衡負載和不平衡DG之間的交互作用會降低微電網中逆變器的控制性能,隨之就會導致微電網電壓三相不平衡。在微電網儲能逆變器中采用統一的三相不平衡抑制策略,是能夠有效提高逆變器的控制性能的,降低微電網中的三相不平衡度,提高微電網運行的電能質量。


    微電網是將DG、儲能系統、負荷、電能質量治理系統等裝置組合在一起,構成一個既可以孤島運行,又可以並網運行的供用電網絡。


一、微電網出現三相電壓不平衡的原因主要有兩個方面:


(1)電網側出現單相短路等故障,引起電網電壓不平衡,進而導致微電網三相電壓不平衡。


(2)微電網內部接入不平衡的負載或分布式電源後,並網運行的微電網從配網吸收負序電流,從而在線路阻抗上産生負序壓降,進而導致微電網母線電壓三相不平衡,而對于運行中的微電網,其與不平衡負荷將産生交互作用,降低其電壓控制性能,從而影響微電網電壓的三相不平衡度。


    微電網中的母線電壓由儲能逆變器支撐,當微電網中接入三相不平衡的負載或者DG後,儲能逆變器將爲負載提供負序電流。


二、負序電流對逆變器控制性能的影響主要有兩個方面:


(1)當逆變器輸出負序電壓與負序電流時,其輸出的有功功率與無功功率是波動的,從而導致電壓的幅值與頻率發生波動。


(2)逆變器輸出的負序電流在逆變器輸出阻抗上産生負序壓降,導致逆變器輸出端口的電壓發生三相不平衡,進而引起微電網電壓三相不平衡。在這種情況下,微電網中三相平衡的負載也開始吸收三相不平衡電流,微電網中其他三相DG的變流器也會受到影響,從而進一步加劇微電網電壓的三相不平衡度。


三、並網運行的微電網在三相不平衡工況下的控制策略

    在微電網中,儲能逆變器的三相不平衡抑制策略主要包括逆變器輸出負序電壓的抑制策略與電壓幅值與頻率波動的消除策略。當微電網並網運行時,電網側發生不平衡與微電網內部接入不平衡裝置均可能導致微電網電壓三相不平衡。對于電網側故障導致的微電網三相電壓不平衡,微電網很難通過控制變流器的方式直接進行校正,而對于微電網內部接入三相不平衡的負載或者DG造成三相電壓不平衡,可以通過對微電網變流器的控制進行校正。因此,將微電網運行模式控制與微電網內部變流器控制結合在一起,充分發揮微電網中電力電子變流器控制靈活的特點,形成微電網在並網運行時的三相不平衡控制策略。

微电网

    當電網側故障導致微電網三相電壓不平衡時,由于采用控制的方式很難對不平衡進行校正,因此,當電壓不平衡度大于相應標准時,微電網轉入運行模式,儲能逆變器工作于電壓控制模式,支撐微電網母線電壓;當微電網內部接入不平衡裝置導致微電網三相不平衡且大于相應標准時,儲能逆變器工作于負序電流工作模式,補償微電網內部所需的負序電流,進而消除負序電流在微電網與配電網之間線路等效阻抗上的負序壓降,從而保證微電網電壓三相平衡。