淺談交直流微電網(wǎng)ACDC雙向功率變換器控制策略

1、    淺談交直流微電網(wǎng)acdc雙向功率變換器控制策略    李霞 李娟摘 要：在分布式電源快速發(fā)展的背景下，微電網(wǎng)已經(jīng)成為電力系統(tǒng)發(fā)展的主要方向。未來智能電網(wǎng)系統(tǒng)中通過交直流微網(wǎng)，能夠接納不同的分布式能源，滿足功率輸出的需求，提高系統(tǒng)的整體負荷，有效減少電力電子轉(zhuǎn)換等各種中間環(huán)節(jié)，減少工程損耗和運行成本，也能夠增強供電的可靠性與穩(wěn)定性。通過對交直流微電網(wǎng)ac dc雙向功率變換器的控制策略以及相關(guān)技術(shù)進行深入探究，可以針對交直流微網(wǎng)分布式能源的具體進行改進，提高分布式能源并網(wǎng)的整體靈活性。關(guān)鍵詞：交直流微電網(wǎng);acdc雙向功率變換器;諧波電流0 

2、; 引言如果交流子網(wǎng)中有大量的非線性負荷，交流母線電流會發(fā)生畸變，通過ac dc雙向功率變換器進行諧波電流的治理，可以提高微電網(wǎng)的整體運行效果。促進可再生能源的有效利用，有效解決電力供不應(yīng)求的問題。1理想工況下ac dc雙向功率變換器的現(xiàn)狀目前三相電壓acdc雙向功率變換器主要采取直流子網(wǎng)電能儲能。電流型ac dc雙向功率變換器運行成本高、穩(wěn)定性低，整個系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)速度比較慢。運用電壓型ac dc雙向功率變換器穩(wěn)定性非常高，響應(yīng)速度快，可以有效替代電流型ac dc功率變換器。目前電壓型的ac dc雙向功率變換器主要控制策略，包括雙閉環(huán)控制、po控制等。電壓外還可以采用平方算法策略，性能良好，

3、可以有效提高電流側(cè)電壓的整體運行效果，能夠?qū)崿F(xiàn)功率控制到電壓和頻率控制的無縫輸出，還能夠根據(jù)不同的微電網(wǎng)負荷進行實時調(diào)整，通過采用并網(wǎng)與孤島模式的ac雙向功率變換器，可以保證交直流子網(wǎng)之間的功率實現(xiàn)平衡，確保ac dc雙向功率變換的整體效果，還能夠?qū)恢绷髯泳W(wǎng)之間的功率平衡進行動態(tài)化調(diào)整。通過微網(wǎng)子網(wǎng)之間的功率平衡能夠有效解決ac dc雙向功率變換器頻繁動作的各種異常問題。2電流畸變時的acdc雙向功率變換器在交直流混合微電網(wǎng)中，由于諧波電流會造成雙向功率，變換器出現(xiàn)故障跳閘等情況，還會導致線路損耗增加。通過在逆變器基礎(chǔ)上改進微電網(wǎng)的電能質(zhì)量，也可以確保微電網(wǎng)電能質(zhì)量和光伏發(fā)電網(wǎng)等功能得到有效

4、提高，在電網(wǎng)電壓不平衡以及交流電流畸變的情況下，通過ac dc雙向功率變換器也可以提高逆變器的整體輸出質(zhì)量。分段式電流繼電保護是配網(wǎng)的最常見保護方式。在分布式風電場接入后，會對原有保護網(wǎng)絡(luò)造成明顯影響，由單個電源轉(zhuǎn)變?yōu)殡p電源或者多電源供電，導致線路電流數(shù)值過多，影響配電保護的靈敏性，還可能會產(chǎn)生保護或拒動等問題。電廠接入配網(wǎng)系統(tǒng)之后，導致系統(tǒng)中的電流速斷保護和現(xiàn)實保護造成兩段式電流保護。在風電場接入后，會對故障電流產(chǎn)生分流影響，由此故障電流會與風場接入容量呈現(xiàn)相反的關(guān)系。在風電場接入系統(tǒng)之后，會增加電流使得線路上故障電流高于保護動作，也會導致裝置誤操作的風險增加。接入系統(tǒng)以后，對短路故障電流會

5、產(chǎn)生明顯的增強效果，這也會使保護靈敏度下降。而電流速斷保護裝置，不會受到風電場接入的影響，但是依然由原有網(wǎng)絡(luò)故障和故障點共同決定。根據(jù)現(xiàn)場運行的數(shù)據(jù)結(jié)果顯示，風電大規(guī)模接入系統(tǒng)會造成繼電保護裝置的注入系統(tǒng)容量小于接入節(jié)點短路容量的10%。為了保證風機的暫態(tài)故障保護特性，與傳統(tǒng)的電網(wǎng)故障不同的是，風機的暫態(tài)故障保護有其特殊性。3電流畸變使ac dc雙向功率變換器的改進控制策略3.1諧波電流目前在混合微電網(wǎng)中ac雙向功率變換器是一種具有較大非線性負荷的交流母線諧波電流，對混合微電網(wǎng)具有較大的危害，它會引起子網(wǎng)的集膚效應(yīng)，使線損明顯，使交流直向微電網(wǎng)負擔明顯，同時也使通信設(shè)備不能正常工作，使儀表設(shè)備

6、的測量效果變差，使許多器件出現(xiàn)過流現(xiàn)象，使 ac雙向功率變換器的損耗加劇，使 ac雙向功率變換器不能正常工作，使儀表設(shè)備測量效果變差，使自動化裝置系統(tǒng)受到諧波電流的影響，使其不能有效工作。很容易出現(xiàn)測量誤差。必須要對混合微電網(wǎng)中的諧波電流進行有效治理，這樣才能夠保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定快速運行，目前最主要的治理方案主要是對電力電子設(shè)備進行改造升級降低電力電子設(shè)備諧波電流產(chǎn)生的幾率，通過適當增加ac雙向功率的變換器脈沖數(shù)量，對整個ac dc雙向功率變換器進行調(diào)制，確保cd雙向功率變換器聯(lián)合使用。利用主動直流的措施可以有效降低電流畸變產(chǎn)生的各種問題，但同樣也會影響ac dc雙向電流變換器結(jié)構(gòu)。造成整個系統(tǒng)

7、的整體運行效果存在明顯的問題與不足。被動治理則主要利用濾波器對諧波電流進行整治，通過有源電力濾波器和無源電力濾波器，能夠?qū)μ囟ǖ拇沃C波進行治理。3.2電流畸變時ac dc雙向功率變換器的運行模式在交流子網(wǎng)中會出現(xiàn)大量的非線性負載，引起交流母線發(fā)生電流畸變，由于ac dc雙向功率變換器通過諧波電流治理，能夠增強微電網(wǎng)運行的安全性與穩(wěn)定性。而為了使acdc雙向功率變換器快速進行諧波治理，需要利用ac dc雙向功率變換器加以指示，根據(jù)交直流混合微電網(wǎng)負荷的情況以及交流網(wǎng)中是否含有非線性負載。根據(jù)不同的交直流混合微電網(wǎng)負荷情況進行調(diào)整，保證ac dc雙向功率變換器用于以下4種模式：并網(wǎng)逆變模式中，所有

8、的負載都由交直流直網(wǎng)微流共同承擔，但是直流子網(wǎng)所產(chǎn)生的功率會顯著超過交流子網(wǎng)，此時直流子網(wǎng)會發(fā)出有功功率增強自身的消耗，還會使ac雙向功率變換器。逆變到交流子網(wǎng)中，提供交流負載，并網(wǎng)整流模式能夠使交直流子網(wǎng)所有負載，由交直流子網(wǎng)共同承擔，但是交流子網(wǎng)的功率會明顯超過直流子網(wǎng)。直流子網(wǎng)的功率無法滿足自身消耗，交流子網(wǎng)發(fā)出的有功功率，經(jīng)過acdc雙向功率變換器，直流子網(wǎng)之中會供給直流負載，逆變諧波治理中的母線含有非線性負載?？梢詾榻涣髫撦d提供有功功率，而整流諧波治理模式中交流母線非線性負載ac dc經(jīng)雙向功率變換器進行諧波治理工作。在分布式電源接入到配電網(wǎng)之后必然會對電流產(chǎn)生明顯影響。運用相電差故

9、障分量保護，盡量避免分布式電源造成的影響。實踐中計算了相電流故障分量。為了有效解決這一問題，必須根據(jù)分布式電源，配電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖和序分量算法對過渡電阻產(chǎn)生的影響進行分析。在我國目前大部分配電網(wǎng)的電壓等級均為10kv，屬于小電流接地系統(tǒng)。單相接地故障是所有配電網(wǎng)故障的重要組成，大約占據(jù)7080%以上，中性點不接地系統(tǒng)或經(jīng)消弧線圈接地系統(tǒng)，發(fā)生接地故障也會產(chǎn)生比較小的故障電流，不會對設(shè)備和人身安全造成嚴重危害。三相電壓基本保持不變，不會對整個系統(tǒng)造成運行故障，但長時間帶病運行，很容易導致非故障相絕緣相對薄弱處出現(xiàn)擊穿的情況，導致發(fā)生嚴重故障。在發(fā)生短路故障以后，最主要的就是及時處理接地故障的具體位

10、置，縮小停電范圍，確保電網(wǎng)安全分布，根據(jù)故障發(fā)生時正序、負序和零序不同關(guān)系對故障進行分析，有效解決分布式電源對配電網(wǎng)保護產(chǎn)生各種影響。4結(jié)語分布式發(fā)電能夠確?？稍偕茉磸V泛利用，通過交直流混合微電網(wǎng)的整合，增強了供電系統(tǒng)的可靠性與穩(wěn)定性，還不需要上層調(diào)度，通過ac dc雙向功率變換器，可以保證雙向功率快速轉(zhuǎn)換。通過對交直流微電網(wǎng)的運行現(xiàn)狀進行分析，明確acdc雙向功率變換器拓撲結(jié)構(gòu)，制定了ac dc雙向功率雙閉環(huán)控制策略，有效提高直流子網(wǎng)母線電壓的整體穩(wěn)定性，確保交直流子網(wǎng)功率快速流動。參考文獻：1焦皎，孟潤泉，任春光，杜毅.交直流微電網(wǎng)ac/dc雙向功率變換器控制策略j.電力系統(tǒng)保護與控制，2020，48（16）：84-92.2董棟，劉天保，劉立群，劉春霞，衛(wèi)璐璐.微電網(wǎng)中ac/dc雙向功率變換器的研究j.太原科技大學學報，2020，41（03）：170-175.3張靜鵬. 基于直流微電網(wǎng)的雙向ac/dc功率變換器研究d.西安科技大學，2015.（1.國家知識產(chǎn)權(quán)局專利局專利審查協(xié)作廣東中心  廣東  廣州   510000;2. 國家知識產(chǎn)權(quán)局專利局專