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一种微电网背景下的新型电能质量调节器

发布时间:2020-07-21 17:18:19 阅读: 来源:橡塑海绵厂家

摘要:针对微电网中的电能质量治理问题,提出一种用于改善电能质量的补偿装置设计方案。它在原有混合型有源电力滤波器(HAPF)基础上增加了分布式电源及储能元件,采用一种改进型id-iq复合指令电流检测及合成实现方法,较好地实现了一机多能的要求。该装置在有效解决微电网谐波和无功电流补偿的同时,也能较好地实现分布式电源并网发电功能,最大程度节约了治理成本。仿真与实验运行数据表明,该设计方案有效、可靠。关键词:微电网;调节器;电能质量;有源电力滤波器1 引言 随着微电网在电网系统渗透率的不断提高,电网将面临由分布式电源及非线性负载所引起的电能质量问题。改善电能质量的工程应用中,并联HAPF有着广泛应用。由于非线性负载的时变特性,HAPF常处于低功率工作状态。另外微电网中分布式电源具有极强的间歇性和随机性,导致逆变器输出容量浪费。近年来,开发微电源并网逆变器的剩余容量来改善电网电能质量的问题开始得到关注。在此提出一种微电网电能质量调节器的设计方案,实现了多功能化。采用一种改进型id-iq复合指令电流检测及合成实现方法,实验运行数据表明,提出的设计思路与方案可行。2 新型电能质量调节器设计与原理2.1 微电网新型电能质量调节器拓扑结构 在HAPF系统中,当直流侧电压超出给定值时,APF将通过并网逆变器向电网注入有功电能来降低直流侧的电压,意即可通过提高APF直流侧的电压,来实现把直流侧电能以有功电能形式注入电网的目标.这也是在微电网HAPF系统上实现分布式电源并网发电的理论基础。微电网新型电能质量调节器HAPF的拓扑结构如图1所示。

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该拓扑由并网逆变器及其控制单元、无源滤波器(PPF)组、微电网分布式电源及储能单元组成。并网逆变器直流侧与储能单元及分布式电源相连,交流侧通过电抗和电力电容器与电网相连,电抗和电力电容器将调谐至某固定次谐波,构成单调谐无源LC滤波器,其中,原有APF逆变器交流侧输出滤波电感被包含在单调谐无源LC滤波器电感中。与常规并联APF比较可见,仅增加了一个调谐电容器,既保持了最简单的结构,又具有混合补偿装置的诸多优点。并且,当并网逆变器因故障而不得已旁路后,由于单调谐无源LC滤波器的存在,装置仍可起到一定的滤波作用。 当装置工作时,电网基波电压均施加在并网逆变器交流侧电力电容器上,最大限度地降低APF逆变器的容量,同时PPF组装设在负载侧实现就地补偿,APF中直流侧电压远低于电网基波电压,分布式电源可与并网逆变器直接相连而不再需要升压变换电路,提高了分布式电源并网发电的效率,降低了成本。2.2 微电网新型HAPF工作原理 图2示出微电网新型HAPF单相等效电路。其中直流侧带微电网分布式电源和储能单元的并网逆变器被等效为一个理想的受控电压源uDG,电网中非线性负载可被等效为一个理想的电流源。

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