孤岛微电网多点不平衡电压协调补偿控制研究

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孤岛微电网中,保证网内电压质量特别是不平衡情况下系统供电质量是其面临的主要挑战之一。针对孤岛微电网严重不平衡情况下如何保证系统内各节点电压均满足电能质量要求等问题,本文拟从逆变器层面到系统层面、从单节点电压不平衡补偿到多节点不平衡电压协调补偿等方面展开研究,主要研究内容如下:孤岛微电网不平衡电压下逆变器控制策略研究。不平衡工况下,逆变器基于传统控制方法可能无法实现其控制目标,为此本文详细介绍了下垂控制和PQ控制,详细分析其在不平衡工况下的数学模型,并进一步给出微网逆变器电压不平衡补偿控制策略和并网逆变器正负序分离的电流控制策略。该策略针对系统中正负序分别进行控制,通过无静差跟踪各逆变器输出电压或电流以实现其控制目标。微网逆变器不平衡电压协调补偿边界研究,提出一种微网逆变器不平衡电压协调补偿边界定量计算方法。不平衡孤岛微电网中,微网逆变器在控制某一节点电压平衡时可能导致其他节点无法满足电能质量要求,并且在严重不平衡条件下,还可能出现即使剩余容量富足也无法实现其端口和公共连接点(PCC)不平衡电压同时补偿的情况。为此,从微网逆变器不平衡电压协调补偿机理入手,详细推导了其实现不平衡电压协调补偿的边界条件,并由此提出一种判断微网逆变器协调补偿能力的不平衡电压协调补偿边界定量计算方法。该方法以微网逆变器端口电压以及PCC处电压不平衡度为约束条件,求解出协调补偿临界电流值,并基于此准确判断微网逆变器能否实现不平衡电压的协调补偿。孤岛微电网不平衡电压自适应协调补偿控制策略研究,提出基于协调补偿边界的不平衡电压自适应协调补偿控制策略。系统严重不平衡情况下,微网逆变器会受自身协调补偿边界的限制无法实现不平衡电压协调补偿。为此,从系统层面解决这一问题,在考虑各微网逆变器协调补偿能力的基础上,综合利用系统中两种类型逆变器共同参与不平衡电压的协调补偿,并提出一种基于协调补偿边界的不平衡电压自适应协调补偿控制策略。该控制策略以微网逆变器端口不平衡度、PCC不平衡度以及微网逆变器协调补偿边界作为约束条件,建立系统不平衡电压协调控制优化目标函数,并通过二次电压控制协调各逆变器的负序补偿出力,实现各微网逆变器端口和PCC不平衡电压自适应协调补偿。半实物实验验证。基于Starsim搭建半实物仿真实验平台,分别开展了不平衡电压下各逆变器控制策略验证实验、微网逆变器不平衡电压协调补偿边界验证实验和基于协调补偿边界的不平衡电压自适应协调补偿控制实验。
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