逆变型分布式电源的并网控制策略分析.docVIP

精品论文 参考文献 逆变型分布式电源的并网控制策略分析 （国网山西省电力公司检修公司 山西太原 030032） 摘要：在当前能源危机与环境保护形势日益严峻的今天，又伴随着传统集中式发电系统缺陷的多次显现，绿色清洁的新能源以及可再生能源的应用得到了越来越多的重视。分布式发电将分散存在的清洁能源转化为便于就地使用的电能，具有分散独立、可靠性高等多项优点，其相关技术研究也正加速前进。微网作为分布式能源组织利用的一种最为有效的格局形式，弥补了分布式电源所有的间歇性和随机性的特点，充分利用了分布式能量结合储能装置联合供电，提高了能源的利用效率，对于大电网和用户侧均有一定益处。 摘要：网逆变器控制系统；功率控制 引言 在电力系统中，不管是直流型分布式电源或是高频交流型电源，大多数逆变型电源都得经过电力电子器件（并网逆变器，Inverter）将电能变换成标准工频交流电，以实现与负荷形成孤岛运行或并入电网运行[1]。此时就需要对逆变型电源的并网控制系统进行设计分析，并讨论逆变型电源在不同控制策略下的运行过程。 1并网逆变器控制系统的介绍 并网逆变器作为逆变型电源与电网电能转换的接口，其控制系统的研究是逆变型电源并入电网运行或与负荷形成孤岛运行的关键。 在并网逆变器的控制系统中，逆变环节是主要环节，它与电网直接相连。文中的逆变器是以三相电压型逆变电路作为并网的接口，采用正弦脉宽调制技术（sin pulse width modulation，SPWM）控制脉冲信号的产生[2]。 对于高频交流电源，如微型燃气轮机，首先将通过整流再经升压电路（Boost converter）得到稳定的直流电压，最后经逆变电路变换为与电网电压同相同频的正弦交流量。其结构图如图1-1所示。 图1-1 高频交流电源的结构图 Fig.1-1 Structure diagram of the high frequency ac power 对于直流型电源，需要经逆变电路逆变成满足并网条件的正弦交流量，连接到母线上，如图1-2（a）所示的燃料电池；又因为每个光伏电池单体的输出电压为0.5V-0.6V，因此，还需要经升压电路再经逆变电路逆变成满足并网条件的正弦交流量再连接到交流母线上，如图1-2（b）所示。 （b）光伏电池 图1-2 直流型电源的结构图 Fig.1-2 Structure diagram of the direct current type power 对于不同类型的逆变型电源，经逆变电路得到的与电网电压同频同相的正弦信号，都是由不同的控制策略控制产生的。下面将针对本文研究的逆变型电源的控制策略做详细介绍。 2 并网逆变器的控制策略 太阳能光伏电池和蓄电池产生的是直流电，需经滤波、升压和DC/AC逆变成交流电实现并网或孤岛运行[3]；类似于微燃机等高频交流电源需要经整流再逆变成交流电，最后与电网实现运行。其控制策略主要有功率控制（PQ控制）和电压-频率控制（V/f控制）。 根据光伏特性分析，光伏电池的输出受环境影响比较大，因此光伏电池采用的是功率控制，以保证功率的稳定输出；作为它的后备系统—蓄电池储能系统，它采用的是电压—频率控制，以补充黑夜无光的缺陷，充分起到电压支撑和频率稳定的作用。 根据微型燃气轮机的输出特性分析，它具有稳定的电压和频率调节能力，所以在并网运行时它采用PQ控制，以保证恒定的功率输出；在离网的孤岛运行时，它采用电压-频率控制，以确保电压和频率的恒定。在后面的仿真中，利用了PSCAD软件的快照切换功能，方便有效地实现了并网和离网的切换。 2.1 功率控制 功率控制是以控制功率输出为目标，使逆变型电源能够尽可能地输出调度设定的有功和无功功率，方便实现分布式电源的并网运行。文中采用如图2-1的PQ控制策略图。 （b） 图2-1 功率控制原理图 Fig.2-1 Principle diagram of the power control strategy 文章利用的SPWM技术，就是要将逆变型电源的输出频率与正弦调制频率相同，即50Hz。而对于逆变型电源的输出电压调节，是利用三角波与正弦调制波的交点确定逆变器的输出脉冲的宽度和相位，其主要是通过采用恒定幅值的三角波，而改变调制波幅值的方法[4]，如图（a）。再利用图（b）以得到逆变器输出波形的不同宽度，从而得到不同的输出电压幅值，最后逐渐实