海岛光伏微电网电压稳定及谐波抑制的研究

发布时间：2020-09-27 20:07

　　当前海岛独立微电网的建设与开发日益受到重视,针对能源危机和环境问题,大量可再生能源用于电网中,其中,太阳能绿色清洁,取之不尽,用之不竭,是最重要的可再生能源之一。另一方面,太阳能输出是间歇性和分布式的,将带来电网电压波动、谐波污染、新能源消纳等问题,甚至严重影响电力系统的安全稳定运行。电力弹簧(ES)的提出为解决新能源并网带来的问题,提供了一种新的思路,作为一种需求响应技术,能够允许和促进间歇性可再生能源的大规模渗透,而不需要大量的能量存储作为供需之间的缓冲,达到稳定电网电压的效果,并且降低海岛电网建设的经济成本。现有电力弹簧大多为电压源逆变器(VSI)结构,主要采用电压控制策略。在某种程度上能够实现调压效果,但是当电网电压中具有较大成分的谐波分量时,所需控制的负载中也会引入较大的谐波含量,为此,本文采用了一种电流源逆变器(CSI)的电力弹簧来改善其性能。并提出了一种具有直接电流控制和谐波抑制功能控制的策略,其中谐波抑制模块主要采用单相dq0变换及二阶广义积分器的谐波电流检测方法。基于Matlab/Simulink仿真平台搭建了光伏微电网的模型,通过仿真结果得出,与现有的控制方法相比,通过将电压源逆变器改变为电流源逆变器并且通过用直接电流控制代替电压控制,可以大大降低负载的总谐波失真(THD)。此外,直接电流控制能够更清楚地解释ES的概念。通过附加的谐波抑制模块还可以进一步提高系统性能。
【学位单位】：广西大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TM712
【部分图文】：

状态图,机械弹簧,状态,电力

２．邋１电力弹簧的概念逡逑２．邋１．１机械弹簧的原理逡逑如图２－１所示，机械弹簧是一种弹性装置，在处于平衡状态时受到一个外部向下压逡逑缩或向上拉伸后会发生形变，其内部会相应的产生一个向上或向下的弹力，使状态改变逡逑的机械弹簧重新恢复到初始的平衡状态。逡逑平衡状态逦压■缩状态逦拉伸状态逡逑图２－１机械弹簧的三种状态逡逑Ｆｉｇ．邋２－１邋Ｔｈｒｅｅ邋ｓｔａｔｅｓ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ邋ｓｐｒｉｎｇ逡逑机械弹簧的弹力７＂与形变大小（即位移有关，其线性关系的数学表达式如下：逡逑Ｆ邋＝邋－ｋｘ逦（２－１）逡逑这就是著名的胡克定律，其中４是弹簧的弹性系数，它只由弹簧材料的性质所决定，逡逑与其他因素无关。公式中负号代表机械弹簧中产生的弹力的方向与其伸长（或压缩）的逡逑方向相反。逡逑机械弹簧中存储的弹性势能（Ｐ五）的表达式为：逡逑ＰＥ＾－ｋｘ２逦（２－２）逡逑２逡逑２．邋１．２电力弹簧的原理逡逑在电气领域中，电力弹簧与机械弹簧在本质上具有一定的相似性，基于传统机械弹逡逑簧的概念可以得到电力弹簧的基本定义，类似于方程（２－１），电力弹簧的基本物理关逡逑系表７Ｆ为：逡逑１０逡逑

状态图,电力,状态,中性位置

串联的组合定义为智能负载（ｓｍａｒｔ邋ｌｏａｄ，ＳＬ），ＳＬ与ＣＬ并联后一同接入电网，ＥＳ随着逡逑电源的波动不断进行调节，以保证ＣＬ的电压稳定在规定的范围内。逡逑图２－２中示出了电力弹簧对应于图２－１中机械弹簧３个状态下的类比，其中电力弹逡逑簧与非关键负载串联。逡逑＾邋＾邋＾逡逑Ｚ，邋ｖ。＿逦２■，甲逦ｖ。＜邋ｖ：＿＜邋Ｚ，甲邋ｖ。＞＜逡逑中性位置逦升压功能逦降压功能逡逑图２－２电力弹簧的三种状态逡逑Ｆｉｇ．２－２邋Ｔｈｒｅｅ邋ｓｔａｔｅｓ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｅｌｅｃｔｒｉｃ邋ｓｐｒｉｎｇ逡逑１１逡逑

结构图,电力,电网,负载阻抗

逦海岛光伏微电网电压视定及ｉ皆波抑制的研究逡逑２．邋２邋ＥＳ的工作模式逡逑图２－４是ＥＳ的结构图，其中：为电网电压；￥、厶为输电线路阻抗；Ｚ２表示关逡逑键负载阻抗，忑表示非关键负载阻抗。当开关Ｓ处于断开状态，ＥＳ未接入电路中，但是逡逑电容Ｃ作为ＥＳ结构中的元件之一仍然作为整个电路元件之一，由电容的电流与电压之逡逑间的相位关系可知，／３的相位超前于９０°。在开关Ｓ接通后，整个ＥＳ装置开始接入电逡逑路中。若光伏电源的输出产生波动时，导致线路电压发生变化时，ＥＳ可以实现稳定关键逡逑负载的电压的效果，并且把的电网电压波动转移在非关键负载上。逡逑电网和ＥＳ之间的能量交换可以是感性无功功率或是容性无功功率；这里将容性和感逡逑性中间的过渡时刻定义成阻性，阻性主要是发生在的时刻。如图２－５所示，当ＥＳ逡逑分布在微电网各个地方，每个ＥＳ都发挥着稳定电网的作用，将电网中的关键负载的电压逡逑控制在安全和稳定的范围内。下一步要做的就是设计合适的控制策略

【参考文献】