微电网中多功能并网逆变器电能质量治理策略研究

发布时间：2020-11-03 08:18

　　 随着分布式电源、电力电子设备和非线性负荷随机大量地接入,微电网电能质量污染日益严重。由于用电设备对电能质量要求较高,而微电网消纳电能质量污染的能力薄弱,微电网电能质量问题尤为突出。多功能并网逆变器(Multi-Function Grid-Connected Inverter,MFGCI)具有有功并网、谐波治理和无功补偿等多种功能。因此,本文从电能质量分散自治的角度出发,建立MFGCI容量分配策略,提出电能质量治理优化策略。所提策略对于降低电能质量污染,提高设备利用效率,提升系统运行经济性有重要实际意义。本文首先对谐波治理、无功补偿的研究意义和常见治理方式进行简要介绍,并对MFGCI的研究现状和MFGCI电能质量治理的拓扑结构进行说明。接着本文综合分析谐波治理优化变量与有功并网、无功补偿之间的容量关系,确立MFGCI谐波电流补偿和无功补偿的求解思路,为MFGCI实现电能质量治理优化提供理论基础。其次,结合光伏发电系统谐波污染治理需求和光伏最大功率并网的要求,本文提出光伏发电系统谐波治理优化模型。考虑光伏电池的输出特性和谐波补偿对MFGCI容量分配的影响,分情况建立了谐波治理优化模型,并采用模拟退火粒子群算法结合算例对所提模型进行了仿真验证。最后,针对微电网系统谐波畸变和电压偏差问题,本文考虑微电网运行综合效益和电能质量治理带来的经济效益,从功率优化和电能质量自治的角度出发,提出有功优化与节点电压偏差、谐波畸变治理优化的微电网电能质量治理二层优化模型。其中,上层以系统运行费用最低为目标,决定分布式电源的有功并网量,从而影响下层MFGCI电能质量治理容量。下层以系统节点电压偏差和谐波畸变最小为目标,确定MFGCI谐波治理和无功补偿量,并将治理后的电能质量参数反馈到上层,改变经济运行费用,从而影响有功并网。本文通过研究上、下层决策变量间关系,分析上、下层决策的影响,制定了电能质量治理与有功并网优化过程的容量协调策略。最后采用模拟退火粒子群优化算法结合算例对二层优化模型进行了验证与分析。
【学位单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TM711;TM464
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题的研究背景和意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 微电网谐波治理研究现状
        1.2.2 微电网无功补偿研究现状
        1.2.3 电能质量治理与功率优化
        1.2.4 多功能并网逆变器发展现状
    1.3 本文主要研究内容
第2章 多功能并网逆变器谐波补偿与电压偏差治理机理分析
    2.1 谐波补偿治理原理
    2.2 电压偏差治理原理
    2.3 多功能并网逆变器原理分析
        2.3.1 多功能并网逆变器典型构成
        2.3.2 多功能并网逆变器谐波治理算法
        2.3.3 多功能并网逆变器无功补偿算法
    2.4 MFGCI有功并网和电能质量治理的容量分配
        2.4.1 有功并网容量和电能治理容量关系分析
        2.4.2 MFGCI有功并网容量和剩余容量
        2.4.3 MFGCI剩余容量与谐波补偿量
        2.4.4 各频次谐波电流补偿量求解思路
        2.4.5 MFGCI剩余容量与无功补偿容量
    2.5 本章小结
第3章 光伏发电系统谐波治理优化策略
    3.1 光伏并网系统谐波治理优化策略建模思路
    3.2 谐波治理单层优化建模
    3.3 谐波治理二层优化建模
        3.3.1 有功并网上层优化模型
        3.3.2 谐波治理下层优化模型
    3.4 模型求解与算例分析
        3.4.1 谐波治理优化粒子
        3.4.2 求解步骤
        3.4.3 算例分析
    3.5 本章小结
第4章 微电网有功优化与电能质量治理优化策略
    4.1 有功优化与电能质量治理优化建模思路
    4.2 有功优化与电能质量治理的优化建模
        4.2.1 有功优化模型
        4.2.2 电能质量治理优化模型
    4.3 有功优化和电能质量治理优化模型求解
        4.3.1 优化模型的粒子结构
        4.3.2 有功优化与电能质量治理优化的功率分配策略
        4.3.3 有功优化电能质量治理优化模型求解步骤
    4.4 算例分析
        4.4.1 参数设置及方案设计
        4.4.2 MFGCI容量分配分析
        4.4.3 经济性分析
        4.4.4 谐波补偿能力分析
        4.4.5 电压偏差治理分析
        4.4.6 算法收敛分析
    4.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果
致谢

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本文编号：2868333