非线性负载接入孤网的电压与谐波协同控制_高俊.pdf
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1、第卷第期年月电力电子技术,非线性负载接入孤网的 电压与谐波协同控制高俊,顾天琪,李嘉,刘燕燕(国 网四川省电力公司绵阳供电公司,四川绵阳;北京智芯微电子科技有限公司,北京)摘要:此处首先建立了并 联逆变器系统的分层控制模型,提出了增强型虚拟阻抗 与 谐 波补偿器实现了对 非线性负载电流和功率的均 分且同时抑制了谐波电压,并通过二次控制将微电网电压和频率恢复 到 额 定值。最后通过系统仿 真与原理样机实验充分验证了所提控制技 术对于并联逆变器系统在非线性负载条件下稳定运行的可行性。关键词:微电网;并联 逆变器;分 层控制模型;増强型虚拟阻抗中图分类号:文献标识 码:文章 编号:(),(,):,?
2、,:;引言随 着太阳能和风力发电等可再生能 源发电技术的迅速发展,分布式发电()得到了越来越广泛的应用由于能量存储设备的引入,可以直接为本地负载提供电能,进一步形成了微电网。微电网能运行在并网模式 或孤岛模式,在 并网模式中,系统通常工作 在电流源模式。而在电网故障或电压暂 降时,单元需远离 主电网,运行在孤岛模 式,并 继 续 提供局部荷载。在孤岛模 式中,单元必须匹配电力负荷需求,调节电压等级和频率,均分单元的有功、无功功率,并减少环流。近几年,无互联的下垂控制 广泛地投入使用,既拥有传统的集中控制、主从控制、平 均负载分配法等良好的均流 效 果,又无需把互联线引入分布式电源中,增加了系
3、统的冗余性。但由于非线性负载的使用不断增 加(低到高功率应用),仅用下垂控制已经不能有效地均分电流和功率,甚定稿日期:作 者 简介:高俊(),男,高级工程师,研究方向 为功率电子变换及自动化控制、电力工程技术 等。至会有谐波电压、环流产生。因此,研究微电网在孤岛模式下供给非线性负载变得颇为重要。在此针对非线 性负载接入场景下,提出通过在 并联逆变器构建的孤岛微电网 中引入虚拟阻抗,谐波补偿环及二次控制策略,有效抑 制了孤岛微电网 电压谐 波,实现了并 联逆变器的电流及功率 均 分。最 后,通过系统仿真与两台并联逆变器原理样机验证了所提控制技 术的正确性和有效性。微电网逆 变器并联下垂控制为了实
4、现微电 网中逆变器并 联的稳 定运行,单 个逆变器在孤岛运行模 式下的控制原理框图见图。在高电压大型系统和中电压中型系统中,分布式电源采用无互联 线的下 垂控制来实现并联系统间的功率均 分和电压、频率调节,即各台逆变器在和(?下垂控制下,将输出电压和 相位的信 息送到各逆变器的 电压外环控制中,其中功 率计 算单元为:()式中:和分别 为有功功率和无功功率;叫,?,分 别 为电容电压、输出电流在,坐标系下的分 量。非线性负载接入孤网的电压与谐波协同控制:谐波控制器 通过改 变来调整虚拟谐波 阻抗,通过一系列的补偿量来校正参考电压,其中为 谐 波电流,为虚拟谐波阻抗,且满足。么为:,()(),最
5、后将谐波 补 偿电压 加 到原参 考电压上,校正电压参考值孤岛微电网二次控制及稳定性分析二次 控制负责消除任 何由下垂控制 带来的稳态 误差。二次 控制主要分 为二次频率控制和二次电压控制。在二次 频 率 控制 策略中,每个在各个采样点测量出当前运行频率,并 发送给其他,平均后的值与各自的频 率 参考值进行对比,将偏 差通过调节器,将该 补偿量 送入一次控制中,其中有:?(?丨()同理,在二次电压控制中,有:()式中:分 别为二次 频率及二次电压控制调节器的比例 系数;分别 为对应调节器的积分系数。在多个并联逆变器运行在孤岛模 式时,需将每 个逆变器等效为电压源,采用电压 外环电流内环控制才能
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