含分布式光伏的微网电能质量治理研究

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为缓解能源危机,新能源行业得到各国支持。随着微网以及光伏的发展与相关技术的进步,光伏作为分布式清洁电源越来越多应用微网中并发挥其作用。由于光伏以及微网自身特性,相对与传统配电网,微网更易发生电能质量问题。电能质量问题影响到了微网的稳定运行而且会造成难以忽视的经济损失。因此,需要对微网电能质量的治理策略展开研究。本文主要围绕含分布式光伏的微网系统,对其中电能质量的治理技术开展研究。首先介绍了分布式光伏发电系统结构,分析了光伏等效电路,建立了其数学模型,阐述了接口直直变换器工作原理并分析其参数设计。采用改进的变步长电导增量法作为mppt控制策略,通过控制直直变换器占空比以实现在环境变化下对光伏最大输出功率的快速准确跟踪。其次基于接口逆变器对微网电能质量的控制策略展开研究。为改善由于逆变器高频工作而产生的谐波问题,采用LCL滤波装置进行谐波抑制,加入有源阻尼实现对滤波装置自身产生的谐振现象的抑制。对PQ控制中的电流内环,vf控制中的电压外环研究重复控制策略并结合PI控制,在实现对系统闭环稳态误差抑制的同时保证其动态性能。最后针对非线性负荷带来的谐波问题,将有源滤波算法加入到逆变器控制策略中,实现微网对谐波问题的主动控制。针对三相不平衡系统,以抑制直流侧波动为目标,分析基于电压、电流矢量空间相位解析的逆变器控制策略。以抑制交流侧电流负序分量为目标,采用含谐波滤除模块的DSOGI-PLL提取电压正序分量并研究相应的逆变器控制策略。这些逆变器控制策略表明微网逆变器在微网运行中不仅起到基本交直流逆变作用还具有电能质量控制作用。最后基于混合储能对微网电能质量的控制策略展开研究。本文建立了以蓄电池以及超级电容器为核心的混合储能的数学模型。针对微网中微源出力波动以及负荷切换带来的电能质量问题,本章设计了混合储能的能量管理策略。通过对超级电容、蓄电池的输出端接口双向直-直变换器进行定功率控制以及定电压控制来实现在对PCC点电压波动进行一定程度的抑制的同时发挥超级电容响应快的优点以及蓄电池能量密度大的特点,并保证混合储能安全运行。针对微网并离网切换带来的电能质量问题,本章研究了相位预同步控制策略,在切换过程中保证相位平滑连续。最后本章提出无缝切换策略,对逆变器以及超级电容外环输出值进行重置,通过切换前微网状态预测切换后微网状态并对重置值进行整定,改善系统的超调量,使系统经历并离网切换后能够快速恢复稳定。为了验证本文所阐述的控制策略的有效性,通过搭建simulink模型,并且分别对含重复控制以及PI控制的光伏微网系统的并离网控制,含有源滤波算法的电能质量主动控制,为抑制直流侧波动和抑制交流侧负序分量的三相不平衡控制策略,针对电压波动的混合储能能量管理策略以及微网并离网无缝切换策略进行仿真分析。得到仿真结果表明上述策略针对电能质量问题具有一定的改善作用。
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