ＤＯＩ:１０.１９３９２/ｊ.ｃｎｋｉ.１６７１￣７３４１.２０２００３００９
曹㊀莹㊀
高云峰
制吴茱萸江苏工程职业技术学院㊀江苏南通㊀２２６００７
摘㊀要：微电网系统由多个小型分布式发电系统组成ꎬ可以解决其与大型电网连接后对大型电网的影响ꎮ微型电网在运行时ꎬ不仅可以与大型电网同时运行ꎬ而且在电网系统受损或需要维修和保养时ꎬ并且能在断开大电网之后继续独立运行ꎬ体现了系统的可靠性㊁稳定和灵活性ꎮ
关键词：分布式发电ꎻ电力电子变换电路ꎻ微电网ꎻ控制技术㊀㊀随着经济的迅猛发展ꎬ化石能源的紧缺问题和环境保护问题引起大家的关注ꎮ传统的大电网模式在运行中暴露出很多问题：如供电系统的稳定性不高㊁可靠性不强等ꎮ因此ꎬ人们也越来越多的重视和关注利用可再生清洁能源发电的分布式发电ꎮ分布式发电的优点是：环境污染少㊁工作可靠性高㊁安装便捷㊁能源利用率高ꎬ但大量的分布式电源接入对大电网带来冲击性ꎬ对电网的电能质量造成影响ꎬ同时还给电网的调度带来不利ꎮ分布式电源对大电网来说ꎬ就是一个不可控电源ꎮ为协调大电网与分布式发电之间的矛盾ꎬ微电网应运而生ꎮ
微电网是把分布式发电单元㊁控制装置㊁储能装置㊁用户负荷进行有机的组合ꎬ使之形成一个单一的㊁微小的㊁可控的电力网络ꎮ微电网不仅解决了分布式能源接入的问题ꎬ还充分利用了分布式能源的节能㊁环保㊁高效㊁灵活的优点ꎬ并且能够为用户提供不同的供应需求和供电质量ꎮ因此ꎬ微电网成为大电网的重要补充ꎬ也是智能电网的一个重要组成部分ꎮ １微电网系统结构活动桌面
微电网控制系统包括配电网㊁变压器㊁公共母线㊁微网并网开关㊁分布式发电单元ꎬ电力电子变换电路㊁储能装置及一般负荷ꎬ如图１所示ꎮ一般分布式发电单元由太阳能光伏发电系统㊁风力发电系统㊁燃料电池等组成ꎬ电力电子变换电路由ＤＣ ＤＣ㊁ＤＣ ＡＣ电路构成ꎬ储能装置一般为蓄电池ꎬ一般负荷为实验负荷和本地负荷ꎮ当公共母线上的静态转换开关闭合时ꎬ微电网处于并网状态ꎬ这时ꎬ微电网将多余的电能送至配电网的各处ꎬ或当微电网电能不足的时候ꎬ由配电网进行补充ꎬ使得微电网和配电网进行能量的交换ꎬ实现了能量的最大化利用ꎮ当配电网出现故障需要维护或者电能质量不符合要求时ꎬ将静态转换开关断开ꎬ微电网处于独立运行的状态ꎬ由微电网自行向本地一般负荷供电ꎬ保证负荷持续稳定的运行ꎮ当微电网电能不足ꎬ所有负荷无法同时运行时ꎬ一般要切除二级负荷来保证一级负荷的稳定运行
ꎮ
图１微电网控制系统的结构图
２电力电子变换电路设计
纹眉机这里的分布式发电单元由光伏发电系统构成ꎬ光伏发电系统输出的电力电子变换电路包含ＤＣ ＤＣ㊁ＤＣ ＡＣ电路ꎬ如图２所示ꎮ由于光伏发电系统输出的是不稳定㊁比较低的直流电压ꎬ必须首先经过
生殖器疱疹新药ＤＣ￣ＤＣ稳压后ꎬ再经过ＤＣ￣ＡＣꎬ实现逆变ꎬ输出稳定的交流电送到母线上ꎮ为了最大限度利用资源ꎬ采用带有ＭＰＰＴ跟踪的功率控制方式ꎬ保证光伏发电系统输出筷子消毒器
最大功率ꎮ
前级为ＤＣ ＤＣ变换电路ꎬ作用使得光伏发电系统输出的电压更稳定ꎬ范围更广ꎬ提高对外界的适应能力ꎬ并具有ＭＰＰＴ控制功能ꎮＤＣ ＤＣ直流电路采用Ｂｏｏｓｔ型直流变换器ꎮ
ＭＰＰＴ具体控制方法：根据光伏系统输出的电压ｕ和电流ｉꎬ计算出功率Ｐꎬ送到ＭＰＰＴ模块ꎬ计算出光伏阵列的输出功率ꎬ通过ＭＰＰＴ算法到光伏阵列的最大工作点ꎬ调节功率变换元器件使得光伏阵列的输出功率保持在最大值ꎮ
后级ＤＣ￣ＡＣ电路的作用是把前级ＤＣ￣ＤＣ变换后输出稳定的直流电进行逆变ꎬ转换为与电网电压同频同相位的交流电ꎬ向本地的一般负荷供电ꎬ同时接入配电网ꎬ逆变电路还能保证公共母线电压恒定ꎮ滤波电路采用ＬＣ滤波器ꎬ满足并网谐波要求
ꎮ
图２电力电子变换电路
３微电网的控制策略研究
当微电网通过逆变器连接到大电网时ꎬ通过控制系统来控制和调节逆变器ꎬ而且微电网的运行能力也是由控制系统决定的ꎮ孤岛和并网两种状态是微电网主要的运行状态ꎬ在两种不同的微电网运行状态下ꎬ采用不同的控制方法对逆变器进行控制ꎮ目前ꎬ微电网逆变器的控制方式有三种：并网时功率控制(Ｐ/Ｑ)为常用的方式㊁孤岛运行时则采用比较稳定的恒压恒频控制(Ｕ/ｆ)和下垂控制(Ｄｒｏｏｐ)ꎮ
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３.１ＰＱ功率控制策略
微电网在并网运行时ꎬ一般用Ｐ/Ｑ来进行控制的ꎬ通过给定的有功功率和无功功率的信号来进行自动调节ꎬ直到目标值达到ꎬ同时大电网的频率和电压也将被跟踪ꎮ系统原理图如图３所示ꎬ图中的微电源为直流电源ꎬＬｆ和Ｃｆ分别为滤波电感和滤波电容ꎻＲｉ和Ｌｉ分别为线路电阻和电感ꎻ逆变器的输出电压㊁输出电流分别是ＵｉｋꎬＩｌｋꎬ大电网的电压为Ｕｇｋꎮ
功率控制方法如图４所示：有功功率在电网中的控制是需要调整频率的下垂曲线ꎬ使得光伏发电系统有功功率输出值保持在参考值上下ꎻ而无功功率的控制是需要调整电压的下垂曲线ꎬ使得光伏发电系统无功功率输出保持在参考值上下ꎮ微电网工作在Ｂ点ꎬ即正常运行时ꎬ此时系统的频率㊁电压为额定值ꎬ系统电源的输出功率与负荷消耗的功率基本平衡ꎮ若系统受外界影响ꎬ频率升高ꎬ相应的幅值也升高ꎬ系统的工作点就会由Ｂ点向Ａ点移动ꎬ虽然频率增加了ꎬ但输出的有功功率和无功功率保持不变ꎻ如果系统频率降低ꎬ幅值也降低ꎬ系统的工作点就会由Ｂ点向Ｃ点移动ꎬ频率减小ꎬ但输出的有功功率和无功功率也始终保持恒定状态ꎮ
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１㊀科技风２０２０年１月
科技创新
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