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(lái)智能電網(wǎng)系統(tǒng)中通過(guò)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(fù)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(yùn)行成本，也能夠增強(qiáng)供電的可靠性與穩(wěn)定性。通過(guò)對(duì)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(jìn)行深入探究，可以針對(duì)交直流微網(wǎng)分布式能源的具體進(jìn)行改進(jìn)，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? 引言

如果交流子網(wǎng)中有大量的非線性負(fù)荷，交流母線電流會(huì)發(fā)生畸變，通過(guò)AC DC雙向功率變換器進(jìn)行諧波電流的治理，可以提高微電網(wǎng)的整體運(yùn)行效果。促進(jìn)可再生能源的有效利用，有效解決電力供不應(yīng)求的問(wèn)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(chǔ)能。電流型AC DC雙向功率變換器運(yùn)行成本高、穩(wěn)定性低，整個(gè)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度比較慢。運(yùn)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，可以有效提高電流側(cè)電壓的整體運(yùn)行效果，能夠?qū)崿F(xiàn)功率控制到電壓和頻率控制的無(wú)縫輸出，還能夠根據(jù)不同的微電網(wǎng)負(fù)荷進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)整，通過(guò)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(shí)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(jìn)行動(dòng)態(tài)化調(diào)整。通過(guò)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(dòng)作的各種異常問(wèn)題。

2電流畸變時(shí)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(huì)造成雙向功率，變換器出現(xiàn)故障跳閘等情況，還會(huì)導(dǎo)致線路損耗增加。通過(guò)在逆變器基礎(chǔ)上改進(jìn)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(guò)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(hù)是配網(wǎng)的最常見(jiàn)保護(hù)方式。在分布式風(fēng)電場(chǎng)接入后，會(huì)對(duì)原有保護(hù)網(wǎng)絡(luò)造成明顯影響，由單個(gè)電源轉(zhuǎn)變?yōu)殡p電源或者多電源供電，導(dǎo)致線路電流數(shù)值過(guò)多，影響配電保護(hù)的靈敏性，還可能會(huì)產(chǎn)生保護(hù)或拒動(dòng)等問(wèn)題。電廠接入配網(wǎng)系統(tǒng)之后，導(dǎo)致系統(tǒng)中的電流速斷保護(hù)和現(xiàn)實(shí)保護(hù)造成兩段式電流保護(hù)。在風(fēng)電場(chǎng)接入后，會(huì)對(duì)故障電流產(chǎn)生分流影響，由此故障電流會(huì)與風(fēng)場(chǎng)接入容量呈現(xiàn)相反的關(guān)系。在風(fēng)電場(chǎng)接入系統(tǒng)之后，會(huì)增加電流使得線路上故障電流高于保護(hù)動(dòng)作，也會(huì)導(dǎo)致裝置誤操作的風(fēng)險(xiǎn)增加。接入系統(tǒng)以后，對(duì)短路故障電流會(huì)產(chǎn)生明顯的增強(qiáng)效果，這也會(huì)使保護(hù)靈敏度下降。而電流速斷保護(hù)裝置，不會(huì)受到風(fēng)電場(chǎng)接入的影響，但是依然由原有網(wǎng)絡(luò)故障和故障點(diǎn)共同決定。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行的數(shù)據(jù)結(jié)果顯示，風(fēng)電大規(guī)模接入系統(tǒng)會(huì)造成繼電保護(hù)裝置的注入系統(tǒng)容量小于接入節(jié)點(diǎn)短路容量的10%。為了保證風(fēng)機(jī)的暫態(tài)故障保護(hù)特性，與傳統(tǒng)的電網(wǎng)故障不同的是，風(fēng)機(jī)的暫態(tài)故障保護(hù)有其特殊性。

3電流畸變使AC DC雙向功率變換器的改進(jìn)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(fù)荷的交流母線諧波電流，對(duì)混合微電網(wǎng)具有較大的危害，它會(huì)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(fù)擔(dān)明顯，同時(shí)也使通信設(shè)備不能正常工作，使儀表設(shè)備的測(cè)量效果變差，使許多器件出現(xiàn)過(guò)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(cè)量效果變差，使自動(dòng)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(cè)量誤差。必須要對(duì)混合微電網(wǎng)中的諧波電流進(jìn)行有效治理，這樣才能夠保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定快速運(yùn)行，目前最主要的治理方案主要是對(duì)電力電子設(shè)備進(jìn)行改造升級(jí)降低電力電子設(shè)備諧波電流產(chǎn)生的幾率，通過(guò)適當(dāng)增加AC雙向功率的變換器脈沖數(shù)量，對(duì)整個(gè)AC DC雙向功率變換器進(jìn)行調(diào)制，確保CD雙向功率變換器聯(lián)合使用。利用主動(dòng)直流的措施可以有效降低電流畸變產(chǎn)生的各種問(wèn)題，但同樣也會(huì)影響AC DC雙向電流變換器結(jié)構(gòu)。造成整個(gè)系統(tǒng)的整體運(yùn)行效果存在明顯的問(wèn)題與不足。被動(dòng)治理則主要利用濾波器對(duì)諧波電流進(jìn)行整治，通過(guò)有源電力濾波器和無(wú)源電力濾波器，能夠?qū)μ囟ǖ拇沃C波進(jìn)行治理。

3.2電流畸變時(shí)AC DC雙向功率變換器的運(yùn)行模式

在交流子網(wǎng)中會(huì)出現(xiàn)大量的非線性負(fù)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(guò)諧波電流治理，能夠增強(qiáng)微電網(wǎng)運(yùn)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(jìn)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(fù)荷的情況以及交流網(wǎng)中是否含有非線性負(fù)載。根據(jù)不同的交直流混合微電網(wǎng)負(fù)荷情況進(jìn)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，所有的負(fù)載都由交直流直網(wǎng)微流共同承擔(dān)，但是直流子網(wǎng)所產(chǎn)生的功率會(huì)顯著超過(guò)交流子網(wǎng)，此時(shí)直流子網(wǎng)會(huì)發(fā)出有功功率增強(qiáng)自身的消耗，還會(huì)使AC雙向功率變換器。逆變到交流子網(wǎng)中，提供交流負(fù)載，并網(wǎng)整流模式能夠使交直流子網(wǎng)所有負(fù)載，由交直流子網(wǎng)共同承擔(dān)，但是交流子網(wǎng)的功率會(huì)明顯超過(guò)直流子網(wǎng)。直流子網(wǎng)的功率無(wú)法滿足自身消耗，交流子網(wǎng)發(fā)出的有功功率，經(jīng)過(guò)ACDC雙向功率變換器，直流子網(wǎng)之中會(huì)供給直流負(fù)載，逆變諧波治理中的母線含有非線性負(fù)載?？梢詾榻涣髫?fù)載提供有功功率，而整流諧波治理模式中交流母線非線性負(fù)載AC DC經(jīng)雙向功率變換器進(jìn)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(huì)對(duì)電流產(chǎn)生明顯影響。運(yùn)用相電差故障分量保護(hù)，盡量避免分布式電源造成的影響。實(shí)踐中計(jì)算了相電流故障分量。為了有效解決這一問(wèn)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(duì)過(guò)渡電阻產(chǎn)生的影響進(jìn)行分析。在我國(guó)目前大部分配電網(wǎng)的電壓等級(jí)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)70～80%以上，中性點(diǎn)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(huì)產(chǎn)生比較小的故障電流，不會(huì)對(duì)設(shè)備和人身安全造成嚴(yán)重危害。三相電壓基本保持不變，不會(huì)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)造成運(yùn)行故障，但長(zhǎng)時(shí)間帶病運(yùn)行，很容易導(dǎo)致非故障相絕緣相對(duì)薄弱處出現(xiàn)擊穿的情況，導(dǎo)致發(fā)生嚴(yán)重故障。在發(fā)生短路故障以后，最主要的就是及時(shí)處理接地故障的具體位置，縮小停電范圍，確保電網(wǎng)安全分布，根據(jù)故障發(fā)生時(shí)正序、負(fù)序和零序不同關(guān)系對(duì)故障進(jìn)行分析，有效解決分布式電源對(duì)配電網(wǎng)保護(hù)產(chǎn)生各種影響。

4結(jié)語(yǔ)

分布式發(fā)電能夠確?？稍偕茉磸V泛利用，通過(guò)交直流混合微電網(wǎng)的整合，增強(qiáng)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(guò)AC DC雙向功率變換器，可以保證雙向功率快速轉(zhuǎn)換。通過(guò)對(duì)交直流微電網(wǎng)的運(yùn)行現(xiàn)狀進(jìn)行分析，明確ACDC雙向功率變換器拓?fù)浣Y(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(dòng)。

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（1.國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專(zhuān)利局專(zhuān)利審查協(xié)作廣東中心? 廣東? 廣州? ?510000;2. 國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專(zhuān)利局專(zhuān)利審查協(xié)作北京中心? 北京? 100160）