交直流混合微電網(wǎng)中若干關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、電能是國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展與人民生活的基礎(chǔ)，如何合理開(kāi)發(fā)和利用可再生“綠色”電能已成為世界各國(guó)共同關(guān)注的問(wèn)題。由微型電源和本地負(fù)荷共同組成的微電網(wǎng)可實(shí)現(xiàn)可再生分布式電能就地消納，已成為分布式發(fā)電供能系統(tǒng)集成技術(shù)的核心。特別是，交直流混合微電網(wǎng)同時(shí)具有交流微電網(wǎng)和直流微電網(wǎng)的優(yōu)點(diǎn)，必將成為未來(lái)開(kāi)發(fā)和利用分布式可再生電能的主要電網(wǎng)結(jié)構(gòu)。
　　針對(duì)交直流混合微電網(wǎng)中的關(guān)鍵理論和技術(shù)，本文以國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目和湖南省研究生科研創(chuàng)新項(xiàng)目為依托

2、，深入研究了混合微電網(wǎng)中可再生微電源和儲(chǔ)能設(shè)備容量的優(yōu)化配置、雙向功率變流器的高效運(yùn)行與控制技術(shù)、并聯(lián)變流器的環(huán)流抑制技術(shù)和混合微電網(wǎng)的電能質(zhì)量治理技術(shù)，研究重點(diǎn)和取得的成果主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
　?。?）提出了基于最優(yōu)期望輸出功率特性的可再生微電源容量和儲(chǔ)能設(shè)備容量?jī)?yōu)化配置方法。針對(duì)混合微電網(wǎng)中可再生微電源輸出功率隨機(jī)波動(dòng)和間歇性導(dǎo)致的微電網(wǎng)供電總功率不穩(wěn)定問(wèn)題，分析了光伏發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電等可再生微電源與儲(chǔ)能設(shè)備的輸出功率特性

3、；詳細(xì)闡述了可再生微電源的輸出功率特性、可再生微電源與負(fù)荷及儲(chǔ)能設(shè)備的總輸出功率特性的最優(yōu)期望值求解方法，提出了基于最優(yōu)期望輸出功率特性的可再生微電源容量和儲(chǔ)能設(shè)備容量?jī)?yōu)化配置方法，提高了可再生微電源與混合微電網(wǎng)輸出功率特性的穩(wěn)定性。
　?。?）討論了混合微電網(wǎng)在聯(lián)網(wǎng)和孤島兩種運(yùn)行模式下雙向功率變流器的控制任務(wù)和運(yùn)行特點(diǎn)。針對(duì)混合微電網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)工作模式提出了基于Clarke變換的直接功率控制策略，使雙向功率變流器控制系統(tǒng)省去了鎖相環(huán)，

4、避免了鎖相環(huán)精度和延時(shí)對(duì)雙向功率變流器輸出電流波形和功率控制精度的影響；提出了基于功率前饋的直流母線電壓控制方法，有效改善了直流母線電壓的波動(dòng)幅值。
　?。?）針對(duì)混合微電網(wǎng)孤島工作模式提出了基于改進(jìn)虛擬阻抗的雙向功率變流器自動(dòng)均流控制方法。分析了多臺(tái)并聯(lián)運(yùn)行雙向功率變流器之間功率均分誤差的產(chǎn)生機(jī)理，揭示了虛擬阻抗分別與電流均分誤差和變流器輸出有功功率的關(guān)系，提出基于負(fù)載電流均分誤差的虛擬阻抗技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了雙向功率變流器之間的精確電

5、流均分，同時(shí)保證了雙向功率變流器的運(yùn)行獨(dú)立性和功率輸出能力。
　?。?）提出了基于補(bǔ)償零序電壓差的零序環(huán)流無(wú)差拍控制方法。為抑制混合微電網(wǎng)中共直流母線并聯(lián)變流器的零序環(huán)流，分析了共直流母線并聯(lián)變流器間的零序環(huán)流產(chǎn)生機(jī)理，建立了并聯(lián)變流器間的零序環(huán)流數(shù)學(xué)模型，提出了補(bǔ)償零序電壓差的零序環(huán)流抑制原理和零序環(huán)流無(wú)差拍控制方法，實(shí)現(xiàn)了共直流母線并聯(lián)變流器間零序環(huán)流的有效抑制。所提環(huán)流控制方法為采用并聯(lián)變流器結(jié)構(gòu)的微電源和工業(yè)變流電源的零序

6、環(huán)流抑制提供了簡(jiǎn)單、實(shí)用的理論和技術(shù)。
　?。?）提出了混合微電網(wǎng)電能質(zhì)量綜合治理技術(shù)。通過(guò)分析混合微電網(wǎng)的電能質(zhì)量特征，提出了將雙向功率變流器與配電網(wǎng)作為系統(tǒng)、基于逆變器的可再生交流微電源與負(fù)載作為被治理的“負(fù)荷”的混合微電網(wǎng)電能質(zhì)量治理方案，并提出治理諧波、無(wú)功和負(fù)載三相不平衡等多項(xiàng)電能質(zhì)量指標(biāo)的電能質(zhì)量綜合補(bǔ)償器。同時(shí)，針對(duì)高頻諧波治理要求快速電流跟蹤和三相不平衡補(bǔ)償要求快速調(diào)節(jié)直流側(cè)電容電壓的特點(diǎn)，提出了電能質(zhì)量綜合補(bǔ)償器