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从国内外分布式发电研究发展趋势看,微电网已经成为未来分布式发电大规模普及应用的重要组织形式,并得到了广泛的共识,成为电力系统和新能源领域的研究热点之一。
微电网一个重要的功能是并网和孤岛两种稳态运行模式间能够实现无缝切换,其出发点在于维持微电网内重要敏感负荷的正常电力供应,这种基于对电力用户供电安全考虑的做法符合目前电力系统发展的方向和服务宗旨。本课题针对由逆变型微源组成的微电网系统,提出了无缝切换技术的实现方案,主要研究内容如下:
(1)提出了具有无缝切换功能的微源拓扑结构,从理论上推导了LCL滤波器的选型标准和不对称运行情况下直流母线支撑电容的参数选择方法,直流母线支撑电容的选取对于不对称系统能否正常运行具有决定性作用。
(2)详细推导了孤岛运行模式下微源在三相静止坐标系abc下的开关函数模型和状态空间平均模型,并利用Park变换,建立起相应的dqo模型。接着分别阐述了微源在abc和dqo两种坐标系下的控制方法,在对该两种控制方法进行比较分析之后,提出了基于dqo坐标系下对称微源和不对称微源双环控制方案,并通过计算机仿真和试验进行了验证。
(3)阐述了微源在LCL滤波器结构下的并网运行理论,指出了该结构下应用现行的电压源和电流源两种并网控制策略的缺点,提出改进的并网控制策略,并通过计算机仿真进行了验证。
(4)提出了微源运行模式进行无缝切换的条件和欲达到的目标。在分别对单相和三相微源离网控制进行比较分析的基础上,针对三相微源提出了SCR强制关断策略,从理论上分析了强制关断实施的方法以及三相静态开关关断时间与滤波电容电压幅值的调节范围及并网电流之间的数量关系。
(5)利用SCR强制关断策略实现了三相微源的主动孤岛控制,同时提出了重新并网控制方法,基于此提出了微源运行模式的无缝切换技术实现方案,并通过计算机仿真和试验进行了验证。
(6)在成功实现单台微源运行模式的无缝切换之后,提出了微电网系统的无缝切换技术实现方案。