采用APF和SVC改善微網(wǎng)電能質(zhì)量

圖4　空間矢量脈沖寬度調(diào)制SVPWM

圖中各個子系統(tǒng)作用依次是：“N1”判斷電壓參考向量在六邊形(針對三相三線制線路)的哪個扇區(qū);“XYZ”選定開關向量;“Subsystem”計算各個開關向量的作用時間;“Subsystem1”選定開關向量的作用順序;“produce PWM”發(fā)出觸發(fā)脈沖。

2 SVC的工作原理

SVC裝置一般并聯(lián)于電路中，可以快速連續(xù)的調(diào)節(jié)無功功率來維持線路電壓水平恒定，具有性價比高、技術(shù)成熟和可靠性高等優(yōu)良性能[13]。

SVC的構(gòu)成形式很多，但基本元件是晶閘管控制的電抗器TCR(thyristor controlle dreactor)和晶閘管投切的電容器TSC(thyristor switched capacitor)。圖5為SVC基本構(gòu)成，濾波器的引入是為了消除系統(tǒng)產(chǎn)生的諧波。

圖五 SVC基本構(gòu)成

晶閘管控制電抗器(TCR型)是根據(jù)母線上無功功率的變化，控制晶閘管的觸發(fā)角a調(diào)節(jié)電抗器的感性無功。晶閘管投切電容器(TSC型)是根據(jù)負荷感性無功功率的變化，通過反并聯(lián)晶閘管來投入或切除電容器。SVC將TCR和TSC共同配合，克服了之前單靠電容器投切的進行無功補償?shù)牟贿B續(xù)性，利用晶閘管作為固態(tài)開關來控制接入系統(tǒng)的電抗器和電容器的容量，使所需無功功率作隨機調(diào)整，從而維持系統(tǒng)或負荷側(cè)電壓的穩(wěn)定。

3 實驗算例

在天津大學智能電網(wǎng)教育部重點實驗室的微網(wǎng)實驗室做實驗結(jié)果如下。

(1)構(gòu)建的孤立運行模式下的微網(wǎng)系統(tǒng)，具體參數(shù)如表1所示。

表一 孤島模式下微網(wǎng)參數(shù)

在負荷無功需求為Q=100var時，故障錄波儀所得系統(tǒng)電壓(a相)和電流(a相)波形如圖6所示。由圖可知，系統(tǒng)電壓基本滿足要求，但電流畸變度達7.25%。

圖六 微網(wǎng)獨立運行時系統(tǒng)電壓電流模型

將電能質(zhì)量改善系統(tǒng)添加到微網(wǎng)后，所得系統(tǒng)電壓(a相)和電流(a相)波形，如圖7所示。由圖可知系統(tǒng)的電流畸變度降至1.55%，電流電能質(zhì)量得到提高。

圖7　聯(lián)合系統(tǒng)應用于微網(wǎng)后系統(tǒng)電壓電流波形

由圖6和圖7可以明顯看出將電能質(zhì)量改善系統(tǒng)應用于孤島模式下的微網(wǎng)后，系統(tǒng)電壓可穩(wěn)定在一定的范圍內(nèi)，系統(tǒng)電流畸變程度大大降低，微網(wǎng)整體電能質(zhì)量有較大的提高。

(2)微網(wǎng)在并網(wǎng)運行時，由于大電網(wǎng)的影響，所組成系統(tǒng)的電流畸變度達2.5%，加上本文所提其電能質(zhì)量改善系統(tǒng)后，電流畸變度降至1.21%。

4 結(jié)語

本文微網(wǎng)(運行于孤島模式)進行電能質(zhì)量研究，在綜合考慮電能質(zhì)量改善的效果和經(jīng)濟性后，采用APF接在分布式電源側(cè)快速實時實現(xiàn)諧波濾除功能。實驗結(jié)果表明，加入電能質(zhì)量改善系統(tǒng)的微網(wǎng)系統(tǒng)電壓保持穩(wěn)定，電流畸變大大降低，微網(wǎng)電能質(zhì)量有了明顯提高，從而驗證了電能質(zhì)量改善系統(tǒng)的有效性。

參考文獻：

[1]　Lasseter　R　H，Piagi　P.Microgrid：A　conceptual　solution[C]∥IEEE　35th　Annual　Power　Electronics Specialists　Conference，Aachen，Germany：2004.

[2]王成山，王守相.分布式發(fā)電供能系統(tǒng)若干問題研究.電力系統(tǒng)自動化，2008，32(20)：1-4，31.

[3]王成山，肖朝霞，王守相.微網(wǎng)綜合控制與分析.電力系統(tǒng)自動化，2008，32(7)：98-103.

[4]國海，蘇建徽，張國榮.微電網(wǎng)技術(shù)研究現(xiàn)狀.四川電力技術(shù)，2009，32(2)：1-6.

[5]雷之力，魯希娟.微網(wǎng)電能質(zhì)量特點及有源濾波補償方式研究綜述.湖南電力，2009，29(5)：59-62.

[6]韓奕，張東霞，胡學浩，等.中國微網(wǎng)標準體系研究.電力系統(tǒng)自動化，2010，34(1)：69-72.

[7]陳仲.并聯(lián)有源電力濾波器實用關鍵技術(shù)的研究.杭州：浙江大學電氣工程學院，2005.

[8]薛迎成，王正虎.一種三相并聯(lián)有源濾波器的仿真研究，2009，12(5)：4-7.

[9]　Li　Yunwei，Mahinda　V　D，Chiang　Loh　Poh.Microgrid　power　quality　enhancement　Using　a　three-phase four-wire　grid-interfacing　compensator[J].IEEE Trans　on　Industry　Applications，2005，41(6)：1707-1719.

[10]Carastro　F，Sumner　M，Zanchetta　P.An　enhanced shunt　active　filter　with　energy　storage　for　microgrids[C]∥IEEE　Industry　Applications　Society　Annual Meeting，Edmonton，Canada：2008.

[11]鄭征，杜翠靜，常萬倉.三相不對稱系統(tǒng)中諧波電流檢測的新方法.電力系統(tǒng)及其自動化學報，2010，22(3)：50-54.

[12]何英杰，劉進軍，王兆安，等.基于重復預測原理的三電平APF無差拍控制方法.電工技術(shù)學報，2010，25(2)：114-120，133.

[13]張志文，梁英，李勇，等.新型SVC中無功功率檢測及濾波器的優(yōu)化設計.電力系統(tǒng)及其自動化學報，2009，21(6)：51-55.

更多好文：21ic智能電網(wǎng)