微網(wǎng)及含微網(wǎng)的配電網(wǎng)電能質(zhì)量綜合控制研究.pdf

1、微網(wǎng)是一個(gè)弱慣性系統(tǒng)不再同于傳統(tǒng)的大電網(wǎng)，其包含著眾多電力電子變換器是一個(gè)高度非線性環(huán)境，不同電力電子變換器控制策略之間也互相耦合干擾。除了傳統(tǒng)電網(wǎng)中的電能質(zhì)量問題，微網(wǎng)電能質(zhì)量問題具有其獨(dú)特性，有必要對(duì)微網(wǎng)及含微網(wǎng)的配電網(wǎng)電能質(zhì)量控制問題進(jìn)行專門的研究。針對(duì)上述問題，本文分別從微源運(yùn)行控制策略、微網(wǎng)及含微網(wǎng)的配電網(wǎng)電能質(zhì)量主動(dòng)治理法、被動(dòng)治理法以及電能質(zhì)量治理裝置高精度控制策略四個(gè)角度進(jìn)行了探討和研究，具體工作和創(chuàng)新點(diǎn)體現(xiàn)在:

2、　　針對(duì)傳統(tǒng)微源逆變器控制算法需要在微網(wǎng)并網(wǎng)和孤島運(yùn)行時(shí)切換的弊端，本文提出一種適用于微網(wǎng)無縫切換的混合控制策略。該混合控制策略算法可以同時(shí)支持并網(wǎng)和孤島運(yùn)行狀態(tài)，消除了在微網(wǎng)狀態(tài)切換時(shí)由于軟件進(jìn)行切換所帶來的沖擊，并且該算法在并網(wǎng)階段微源逆變器具有有源濾波器功能，消除非線性負(fù)載對(duì)電網(wǎng)帶來的諧波電流，其電壓環(huán)采用比例諧振控制器有效消除孤島時(shí)微源逆變器輸出的電壓靜差。接著當(dāng)微網(wǎng)中由于條件關(guān)系電能質(zhì)量補(bǔ)償設(shè)備不能安裝在每個(gè)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)處時(shí)，傳統(tǒng)

3、的就地補(bǔ)償工作方式將不再適用。為了確保重要節(jié)點(diǎn)的電能質(zhì)量得到保障，本文通過建立微網(wǎng)拓?fù)淠Ｐ?，得到電能質(zhì)量補(bǔ)償裝置的輸出指令電流和合理安裝位置。對(duì)于多個(gè)重要節(jié)點(diǎn)的情況，本文通過數(shù)學(xué)規(guī)劃模型將電能質(zhì)量補(bǔ)償裝置配置問題分解為主問題和子問題，主問題負(fù)責(zé)處理電能質(zhì)量補(bǔ)償裝置的安裝位置，子問題負(fù)責(zé)處理電能質(zhì)量補(bǔ)償裝置的輸出指令電流問題，主問題和子問題反復(fù)迭代得到最優(yōu)配置方法。
　　通過對(duì)微源下垂控制在實(shí)現(xiàn)微源功率均分的同時(shí)可以從源頭主動(dòng)改善微

4、源逆變電能質(zhì)量。針對(duì)低壓微網(wǎng)線路阻抗一般呈現(xiàn)阻感混合性，采用一種在傳統(tǒng)電壓電流雙環(huán)上加入虛擬阻抗的方法，降低逆變器功率均分控制對(duì)輸出線路阻抗的敏感性。此外，傳統(tǒng)無功功率控制缺少積分環(huán)節(jié)，使得孤島情況下輸出電壓有靜差，采用一種改進(jìn)的功率控制方法，使得最終實(shí)現(xiàn)微源輸出電壓無靜差，并且無功輸出與線路連接阻抗無關(guān)。針對(duì)低壓微網(wǎng)中采用傳統(tǒng)下垂控制器多微源之間功率分配精度不高和非線性負(fù)載影響的問題，通過虛擬阻抗的設(shè)計(jì)，將等效線路阻抗設(shè)計(jì)為在工頻附近

5、呈現(xiàn)阻性，滿足低壓微網(wǎng)的線路阻抗特點(diǎn)，同時(shí)降低了微源逆變器功率均分控制對(duì)輸出線路阻抗的敏感性;等效線路阻抗在高頻諧波段呈感性，有效抑制非線性負(fù)載造成的高頻諧波。同時(shí)改進(jìn)了功率控制環(huán)，避免了較大的阻性等效輸出阻抗造成電壓降低的問題，加入的并網(wǎng)自動(dòng)跟蹤相角控制器在計(jì)劃并網(wǎng)前自動(dòng)調(diào)整微源輸出電壓相角，保證并網(wǎng)過程平滑過渡。
　　針對(duì)微網(wǎng)及含微網(wǎng)的配電網(wǎng)內(nèi)大容量非線性負(fù)載諧波補(bǔ)償問題，通過電能質(zhì)量治理裝置被動(dòng)并聯(lián)補(bǔ)償。采用多臺(tái)并聯(lián)有源電力

6、濾波器并列運(yùn)行提高系統(tǒng)補(bǔ)償容量，對(duì)多臺(tái)有源電力濾波器聯(lián)合運(yùn)行的協(xié)調(diào)控制方案進(jìn)行研究，采用比例和截?cái)嗟南蘖鞣椒?，保證了每臺(tái)有源電力濾波器的安全可靠運(yùn)行。最后提出一種基于級(jí)聯(lián)的分次諧波并列補(bǔ)償方案。此外針對(duì)一種容錯(cuò)型有源電力濾波器拓?fù)潆娐罚謩e提出了新的直接電流控制和間接電流控制方法。由于三相四開關(guān)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中有一相橋臂電流不能直接控制，基于α-β坐標(biāo)軸下的滯環(huán)控制方法在兩相靜止坐標(biāo)系下對(duì)三相電流整體控制;改進(jìn)的SVPWM控制策略通過旋轉(zhuǎn)α-

7、β坐標(biāo)軸省去了傳統(tǒng)算法中三角函數(shù)運(yùn)算，并且改變了基本矢量的輸出順序，最終簡(jiǎn)化了算法的同時(shí)降低了開關(guān)頻率。討論了直流側(cè)電壓參考值的選取并且給出了直流側(cè)電容均壓策略。
　　為了進(jìn)一步提高微網(wǎng)電能質(zhì)量，研究了電能質(zhì)量控制器高精度控制方案，分別從檢測(cè)和控制提高了逆變器的控制精度。經(jīng)典有源濾波器算法中的負(fù)載諧波電流檢測(cè)環(huán)節(jié)只是一個(gè)電流前饋環(huán)節(jié)，而通過控制直流側(cè)電壓環(huán)的算法可以省去負(fù)載和輸出電流檢測(cè)單元。為了增強(qiáng)其動(dòng)態(tài)性能，給出了基于自適應(yīng)預(yù)

8、測(cè)算法的無負(fù)載側(cè)諧波檢測(cè)有源濾波器控制方法。該方法自適應(yīng)濾波器系數(shù)在線滾動(dòng)迭代，步長(zhǎng)實(shí)時(shí)更新，能夠很好預(yù)測(cè)出網(wǎng)側(cè)電流的下一拍的狀態(tài)，提高了指令波的精確度。此外無差拍控制已被廣泛應(yīng)用在有源濾波器的控制當(dāng)中，然而沒有預(yù)測(cè)的無差拍控制實(shí)際上是差一拍或者差兩拍控制。因此本文采用內(nèi)置重復(fù)控制器的方法彌補(bǔ)無差拍算法和離散控制系統(tǒng)中的周期性誤差，通過對(duì)內(nèi)置重復(fù)控制器的設(shè)計(jì)保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定裕度和穩(wěn)態(tài)精度。針對(duì)內(nèi)置重復(fù)控制器動(dòng)態(tài)性能差的缺點(diǎn)，本文采用基于