微網集成柔性電能質量控制器機理研究

《微網集成柔性電能質量控制器機理研究》是依託華中科技大學，由李達義擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：微網集成柔性電能質量控制器機理研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：李達義
• 依託單位：華中科技大學

中文摘要

微網電能質量的高滲透率、獨特的潮流控制特徵、頻繁的電壓波動問題、複雜多變的運行模式和控制策略使微網的電能質量問題比傳統電網的電能質量問題嚴重得多。微網容量不大，安裝多種電能質量控制器不經濟，亟需一種高性能集成柔性電能質量控制裝置來為微網的安全穩定運行保駕護航。很多電能質量控制器可以採用可調電抗器來實現，或者工作在可調電抗器的特殊狀態，為了適應微網的要求使可調電抗器有利於集成更多功能，本項目對基於磁通可控的可調電抗器進行擴展，提出三種新型可調電抗器的控制方式，構建新型可調電抗器的統一原理和數學模型。在此基礎上根據微網電能質量的特點，結合可調電抗器的多種對偶工作狀態和複合控制策略，提出微網集成柔性電能質量控制器的新概念，設計了四種集成思路和一種基於併網配電變壓器第三繞組的實現方法。該集成柔性電能質量控制器具有針對性、集成性、多功能、高性能和易用性等特點，可望成為微網廣泛使用的即插即用標準配置。

結題摘要

環境保護和能源需求的雙重壓力，推動了以低碳綠色能源為核心的智慧型電網建設，分散式發電是解決未來能源需求的必經之路，而微網是分散式發電無縫接入大電網的關鍵環節，也是建設智慧型電網的重要基礎。微網電能質量的高滲透率、獨特的潮流控制特徵、頻繁的電壓波動問題、複雜多變的運行模式和控制策略使微網的電能質量問題比傳統電網的電能質量問題嚴重得多。微網容量不大，安裝多種電能質量控制器不經濟，亟需一種高性能集成柔性電能質量控制裝置來為微網的安全穩定運行保駕護航；電力系統中很多電能質量控制器可以採用可調電抗器來實現，或者工作在可調電抗器的特殊狀態，微網電能質量特徵與磁通補償型可調電抗器相關。 項目首先全面分析和評估了微網多逆變器相互影響的複雜運行模式和控制策略下的電能質量控制的特點，主要包括微網中電源、負荷、電力電子接口逆變器的動態數學模型，微網中多種新型電源和非線性負載的諧波模型，電力電子接口逆變器在不同控制策略下的等效諧波模型，基於模態分析法的諧振機理，多逆變器並聯時電能質量及穩定性惡化的原因，微網的網路阻抗特性和潮流控制特點。 其次，構建了四種含變壓器和逆變器組合拓撲結構的磁通補償型可調電抗器的統一原理及數學模型；並對指令信號的快速檢測方式、逆變器控制策略、電壓電流雙閉環系統實現方法和可調電抗器的穩定性及魯棒性進行分析。基於電流/電流型可調電抗器，提出基波、諧波及指定次諧波磁通混合控制思想，基於該思想構建磁通補償型四象限可調阻抗、基波磁通補償型有源諧波隔離器、磁通補償型有源諧波隔離器的增效降容研究、指定次諧波消除有源諧波隔離器等多功能電能質量控制裝置，並對4種磁通補償型可調電抗器的集成控制策略進行研究，總結出14種磁通補償型電能質量控制器及有源諧波隔離裝置。 此外，重點研究了串聯型裝置的即插即用接入方式，採用特製互感器取代傳統變壓器，使得在不斷開系統的情況下可將裝置接入系統或從系統中切除；同步旋轉坐標系下的一個PR控制器在靜止坐標系下具有雙諧波補償能力，研究了指定次諧波消除有源諧波隔離中的同步旋轉坐標系下PR控制器設計。 最終，研製出一套基於FPGA的微網集成柔性電能質量控制器模組化單元。