【优文荐读】重庆大学 曾正,等:应用于交流微电网谐振抑制的有源阻尼器及控制

发表于 讨论求助 2023-05-10 14:56:27


近年来,在众多的微电网示范工程中相继出现了严重的谐波谐振现象,以及由此引发的逆变器无故障跳闸事故,给微电网的安全稳定运行带来了不小的挑战。


在此课题背景下,今天将为您介绍重庆大学曾正老师等撰写的论文《应用于交流微电网谐振抑制的有源阻尼器及控制》。


本文提出一种有源阻尼器控制策略来有效地治理微电网中的谐波谐振,通过有源阻尼器向微电网谐波网络注入虚拟的电阻和电导,提高微电网对谐波谐振的抑制能力。


本文受国家重点基础研究发展计划 (973 计划)项目(2012CB215200)、。



(以下为本文主干内容,原文详见《电力自动化设备》2016年第36卷第3期)

应用于交流微电网谐振抑制的有源阻尼器及控制

Active damper and its control for harmonic resonance damping of AC microgrid

曾正,徐盛友,冉立,陈民铀


1

有源阻尼器的模型与控制

下图给出了一个含有源阻尼器、2 台逆变器型分布式发电机(DG)和2 组局部负荷的典型微电网结构。相比于传统有源滤波器,在微电网中只需安装一个容量不大的有源阻尼器即可有效治理微电网中宽频段范围内的谐波谐振。

一个包含有源阻尼器的微电网

下面给出有源阻尼器的电路结构和控制策略,如下图所示。

有源阻尼器的控制策略

下图给出了包含有源阻尼器时微电网的等效电路模型。

含有源阻尼器微电网的谐波网络模型

逆变器的输出谐波电流和电网谐波电压对于PCC 处的并网电流的传递函数可以表示为:

下图给出了不同虚拟电阻和虚拟电导对G1 G2 增益的影响。

AD 虚拟电阻和电导对谐波电流和电压的衰减性能

由上式可知,RvGv 之间存在耦合,DG 的谐波电流到PCC 处并网电流之间的传递函数G1 的增益由 Rv 和Gv 的乘积决定,其关系如下图所示。

逆变器电流的放大系数

为有效抑制并网逆变器谐波输出电流对电网的影响,可将G1 降为原来的5%,则有1/(RvGv+1)=0.05,即 RvG+1=20。另一方面,将G2 降低为原来的 0.2%,则有Gv/(RvG+1)=0.002。综上,可选择虚拟的电阻和电导参数R=475Ω、Gv=0.04S。

2

仿真结果与分析

为了验证前述有源阻尼器在微电网谐波谐振抑制中的正确性和有效性,在PSCAD/EMTDC 中建立了微电网系统模型。DG 的控制系统框图如下图所示。

DG 的控制框图

仿真结果如下。

DG1 和DG2 的输出电流

PCC 处电压及其谐波

PCC 并网电流及其功率

有源阻尼器的直流母线电压和功率

有源阻尼器检测到的谐波电流和谐波电压

有源阻尼器的输出电流

综上,可以发现,所提出的有源阻尼器及其控制策略,可以在不改变并网逆变器及其控制策略的基础上,通过额外安装一个小容量的变流器装置,向微电网提供必要的虚拟电阻和虚拟电导,有效地抑制微电网内可能出现的谐波谐振。

3

结论

a

微电网中变流器的滤波网络、负荷和线路之间通过阻抗耦合在一起,可能形成复杂的谐波网络,负荷电阻对于谐波谐振的抑制具有一定的益处,负荷越重则对谐波谐振的抑制能力越强;

b

陷波器能有效地从有源阻尼器检测并网点处的谐波电压和谐波电流,并向微电网注入给定虚拟的电阻和电导,增加微电网抑制谐波谐振的能力;

c

由于只需额外安装容量很小的有源阻尼器,无需改变并网逆变器的硬件或软件,为微电网中谐波谐振抑制提供了一条新的有效方案。


作者简介

曾  正

曾  正,重庆大学讲师,主要研究方向为分布式发电与微电网、并网逆变器;

徐盛友,重庆大学讲师,主要研究方向为电力电子器件可靠性;

冉   立,重庆大学教授,博士研究生导师,主要研究方向为新型电力电子器件及可靠性、电力电子在电力系统中的应用等。

引文信息

曾正,徐盛友,冉立,等. 应用于交流微电网谐振抑制的有源阻尼器及控制[J]. 电力自动化设备,2016,36(3):18-23.

DOI:10.16081/j.issn.1006-6047.2016.03.003

ZENG Zheng,XU Shengyou,RAN Li,et al. Active damper and its control for harmonic resonance damping of AC microgrid[J]. Electric Power Automation Equipment,2016,36(3):18-23.


原创声明

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