微电网电能质量.wps
- 文档编号:2485224
- 上传时间:2023-05-03
- 格式:WPS
- 页数:10
- 大小:985.13KB
微电网电能质量.wps
《微电网电能质量.wps》由会员分享,可在线阅读,更多相关《微电网电能质量.wps(10页珍藏版)》请在冰点文库上搜索。
微电网的电能质量微电网的电能质量DEMO随着微网研究的深入和应用范围的扩大,微网中微电源的种类越来越多,数量也越来越大,微网中出现许多由于微电源或者微电网与大电网之间的联系的特殊性质而引发的电能质量问题。
由此造成的电能质量问题仅仅是微网相比传统配电网电能质量问题特殊性的一个方面,微网的特殊网络性质和运行特点,以及包含其中的众多储能设备、检测控制设备都使微网电能质量问题的产生原因和传播范围有了许多新的特点。
在微网的电能质量问题的影响因素和控制方法方面,除了传统的滤波器和补偿装置外,也因为微电源普遍采用的逆变/整流技术和新的控制方法而出现了许多新的电能质量控制途径。
我将首先分析归纳部分微网电能质量问题的种类特点,然后提出针对性的电能质量控制措施,为了避免雷同性,都在算例的基础上归纳。
示例一:
功率因数为示例一:
功率因数为1的分布式电源的分布式电源如图可以看出,主电路由分布式电流源通过逆变器之后连接输出滤波器,再通过变压器与微电网相连接,由分布式电源与微电网同时对负荷进行供电。
电流环传递函数归纳如下:
电流环传递函数归纳如下:
11sTiskkiipi15.01sTPWM1)/(/1sRLRff*didi+-主要控制算法及其参数配置:
主要控制算法及其参数配置:
Vdc与其设定值进行比较,得到差值进行与其设定值进行比较,得到差值进行PI控制得到控制得到Id*,因其功率因数为因其功率因数为1所以设定其所以设定其Iq*=0。
将。
将B2点的电流通过锁相环得到的频率相位信号进行点的电流通过锁相环得到的频率相位信号进行dq分解得到分解得到Id、Iq,分别与其基准值进行比较,并将差值进行,分别与其基准值进行比较,并将差值进行PI控制得到控制得到Vd*、Vq*加上电网前馈再进行加上电网前馈再进行dq反变换得到反变换得到Vabc*(请注明参数选择依据)(请注明参数选择依据)首先,因微电网普遍存在的分布式逆变电源,我们可以知道,从逆变电源输出到实际的负载要求有LC或者LCL无源滤波器进行滤波。
以微型燃气轮机为算例,其输出功率为5KW且为单位功率因数,由于微型燃气轮机的特性其特性,用电流源和逆变器来模拟。
主电路如下图所示:
其控制策略是以稳定直流侧电压和使其功率因数为1为核心,作为微源的燃气轮机输出端接LC滤波器或者LCL滤波器(参数根据相关经验选定,LC滤波器是LCL滤波器去掉右边一个电感得来),再通过变压器与微电网一起对负荷供电。
下图是通过LCL滤波器前后电压的波形(LC的波形大致相同,在图上变化不大,只能通过后面的畸变率体现):
-50050Va_B100.10.20.30.40.50.60.70.80.91-60-40-200204060由图中可以得出LCL滤波器与LC滤波效果对比:
LCL:
0.20%LC:
0.99%再看并网电流,两者的区别就不大,一个为0.82%,另一个是1.05%,且在两个周期能跟踪上电压的相位,满足实际的要求。
单电感LC滤波器:
结构简单,但是,由于其高频谐波衰减特性不够理想,而LCL滤波器对高频分量呈高阻抗,对高频谐波电流可起到很大的衰减作用。
由此可见,可以通过改变滤波器拓扑结构和改良参数抑制谐波。
示例二:
控制策略抑制微源直流侧电压波动或者功率输出波动所带来的影响示例二:
控制策略抑制微源直流侧电压波动或者功率输出波动所带来的影响由于微电源的不稳定特性,通常会形成直流侧电压骤然下降或者输出功率的变化,会对微电网造成相应的污染。
恒定的PQ控制策略为:
将分布式电源输出的三相电压电流信号反馈回来计算其有功功率与无功功率,再与其设定值进行比较。
得到的差值通过PI控制,有功的差值通过PI控制后得到Id,而无功的差值通过PI控制后得到Iq。
将B2点的电流通过锁相环得到的频率相位信号进行dq分解得到Id、Iq,分别与其基准值进行比较,并将差值进行PI控制得到Vd*、Vq*加上电网前馈再进行dq反变换得到Vabc*并因此产生PWM信号。
以下为模仿PV的算例,此时直流侧电源是恒压直流源,控制器采用恒定的PQ的控制策略,使上述两种波动不管怎么变动,输出的功率都是不变,这样就减少了波动时的整个微电网的电压波动和谐波污染。
设定直流侧电压110V,PV有功输出5KW,无功输出1.5KVar,算例首先在0.5s时将直流侧电压由110V下降至100V,观察功率输出发现波动并不大:
在0.5s时只经过小小一段时间的波动就重新回到原位置,当然,电压也不能无限下降,算例发现,当下降的幅度超过30V则会出现功率输出失控现象。
而观察另外的示波器发现电压电流的畸变率无影响,再给出PCC点电压的幅值可以发现不会在微电网造成电压幅值变化,而波动过程都是很迅速的。
如下图可以看到只是在0.5S时有个细小的波动过程00.10.20.30.40.50.60.70.80.91-0.4-0.200.20.40.60.811.21.4同样,保证直流侧电压不变,设定在0.5s时输出功率波动:
P:
5KW到4KW,Q:
1.5KVar到1KVar。
由图中可以看出,功率下降之后,电压幅值最后只下降一点点,而电流下降了一些示例三:
储能技术对电压频率暂降、电量缺乏的抑制示例三:
储能技术对电压频率暂降、电量缺乏的抑制电压频率暂降和电量缺乏等电能质量问题对微电网来说是十分严重的问题。
以下以模仿风机和蓄电池为算例模拟微电网的这一过程。
采取典型的使电压幅值和频率保持恒定的控制策略,由电压与基准值的差值通过PI控制器得到有功分量的幅值dmI、频率与基准值之间的差值算出无功分量的幅值qmI,dmI乘以单位向量ad、bd、cd可得参考电流的有功分量*dai、*dbi、*dci。
而ad、bd、cd由分别lav、lbv、lcv除以它们的幅值tmV所得。
电压PI控制器的输出qmI乘以另一组单位00.10.20.30.40.50.60.70.80.910.9960.9970.9980.99911.0011.0021.0031.0041.0051.006-1.5-1-0.500.511.5VaIa_B2(pu)00.10.20.30.40.50.60.70.80.910.99811.0021.0041.0061.008向量aq、bq、cq(超前电压90)得到参考电流的无功分量*qai、*qbi、*qci。
将瞬时有功分量(*dai、*dbi、*dci)和无功分量(*qai、*qbi、*qci)相加起来的和为总的参考电流。
参考电流与实际电流的误差经过滞环控制器,产生电压源型逆变器的PWM信号。
如图所示为风机与储能电池共同供电的微电网结构。
设定风机供电时不能完全满足电能的需要,有功率的缺额就有电压和频率的下降,此时,通过V/f控制策略算出缺额电流再由电池进行补充,从而使电压和频率回复正常。
先观察其负荷处的三相电压与电流,如下图所示。
由图所知,风机提供不了所需要的电压时出现了电压不满足负荷要求,这时候需-400-300-200-10001002003004000.10.20.30.40.50.60.70.80.9-15-10-5051015要储能电池释放一部分电能将电压和电流顶起来,如图可以知道,电压在经过一段时间内的调整后回复到正常状态。
此时电流的值也高于最初时。
观察电压和频率也的变化及跟踪基准值情况如下面两图所示:
如图可以看出,电压、频率的暂降通过储能元件慢慢的恢复过来。
示例四:
微电网模式切换时的电能质量问题示例四:
微电网模式切换时的电能质量问题微电网一般工作在并网模式下,但在某种特殊的情况下又要从并网切换为孤岛运行模式。
每当切换的时候会带来一系列电能质量问题如电压频率的急剧下降,以及闪变、畸变等谐波污染。
此算例以PV和能自身调节输出功率的燃气轮机组成(两个合为一起可等效为功率可调的恒直流侧电压源)。
设定在0.5s由并网转化为孤岛,原先由大电网和微电网共同供给负荷的功率产生了一定的缺额,这时候就要通过调节有功与无功补上缺额。
功率缺额与电压、频率有一定的换算关系(与droop系数有关)。
此时,PQ的设定值发生了变化,00.511.522.533.544.5505010015020025030035000.511.522.533.544.5549.549.649.749.849.95050.150.250.3均加上了一个P和Q,因此保证微电网的电能质量。
列举出总体控制策略如图所示:
PLL+-systemreffbVcVaVsystemfQfgaindroop0Q+refQrefVabcdq+qV0VdV2022VVVqd-+magVVPgaindroop+0P+refPdIqVdV22qdqdVVQVPV22qddqVVQVPVmagVqIdIqIabcdqbIcIaIqIdIPIPIdVqVabcdqaVbVcVPWM调制设定微电网中分布式电源有功功率输出为5KW,无功功率输出为1.5KVar。
当在0.5s时与大电网断开之后,此时有功功率和无功功率都会有所增加(有功增加幅度很小,无功则变为2KVar),经过完整的控制策略不会出现功率失控的现象。
再看微电网频率与基准频率50HZ以及微电网电压与基准电压之间的差值,可以看见,当在0.5s脱网之后,经过调整,微电网最终频率只跌落0.23HZ,而电压仅仅跌落0.5V,满足电能质量的要求00.511.522.53-0.500.511.52微电网电压与电流的畸变率如下图所示:
由图可以看出,与大电网断开后,电压与电流的畸变率都有所上升,但电压也只上升到1.1%左右,而电流则是0.6%左右,满足电能质量的要求。
示例五:
特定阶次滤波器与有源滤波器抑制非线性负载的谐波(简略部分)示例五:
特定阶次滤波器与有源滤波器抑制非线性负载的谐波(简略部分)此部分是为微电网中同样含有的线性负载而设立,但实际上措施与大电网又区别不大,所以只是简要提及一下。
特定阶次并联无源滤波器对非线性负载使用无源滤波器(基本组成为LC元件),包含3、5、7、11、13次无源滤波器,用于滤除特定次数的谐波。
具体的电路特征已经由李敏讲过,不再过多阐述。
无源滤波器补偿系统电流波形如下所示(补偿前与补偿后)-0.5-0.4-0.3-0.2-0.100.10.20.300.511.522.53-0.200.20.40.60.811.2051015202530THD_Va_B2(%)00.511.522.53051015202530354045APF补偿系统电流效果如下图所示:
无源滤波器:
非线性负载,系统电流补偿前24.78%,补偿后3.78%APF:
非线性负载和谐波源组成的负载,系统电流补偿前29.03%,补偿后2.82%。
1、所有原动机电气特性找相应的文章;2、画出负载特性曲线;3、00.020.040.060.080.10.120.140.160.180.2-15-10-505101500.020.040.060.080.10.120.140.160.180.2-20-15-10-505101520
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 电网 电能 质量