孤岛微电网电压谐波协调控制策略研究文献综述

 2023-08-29 11:08
  1. 文献综述(或调研报告):

谐波有两种来源:一种来自逆变器(例如,由于脉宽调制(PWM)和开关的原因),另一种来自负载或电网。目前随着电力电子设备和非线性负载的增加,大量谐波被注入到微电网中,严重影响了电能质量。因此,国内外针对微电网中电压谐波的研究日渐增多。

(1)谐波的危害

谐波对供配电线路的危害。通常,为了保证供配电线路的稳定与安全运行,会应用电磁式继电器与感应式继电器,以对供配电变压器与线路进行有效保护。但电磁式继电器与感应式继电器等保护装置会受到电力电子设备谐波的干扰,容易出现拒动、误动等问题。

谐波对电力设备的危害。谐波一旦出现在电力电子设备中,就会严重影响电力设备,不仅会加大电流,还会增加相应的电容器端电压,造成了电容器功率的巨大损耗。电力电子设备谐波频率越高,在电缆导线横截面面积较大情况下,电缆导线的允许电流就越小,电阻也会越大,从而影响整个电力网络系统的运行。

(2)谐波的提取与抑制

要针对谐波进行抑制,首先就需要将谐波提取出来。文献[1]在总结了模拟滤波器法,基于Fryze传统功率定义的谐波电流检测法,基于快速傅里叶变换的检测法等等优缺点的基础上,结合1984年日本学者赤木泰文提出的瞬时无功功率理论,提出了一种基于瞬时无功功率理论的谐波电压检测方法。而文献[2]则提出了一种新型的简洁,没有反馈环路的离散自适应谐波观测器,这种观测器可以从失真的电压中提取到具有动态性能的谐波,且提出的算法可以快速响应,拥有着良好的性能。

目前谐波的治理分为两种方式,一种是主动治理:即从谐波源本身出发;另一种则是被动治理:即外加各种有源无源的滤波装置。如文献[1]就提出了一种三相串联型的有源电力滤波器的设计。但也有着不少的学者致力于主动的治理。文献[3]就采用了补偿的思想,提出了谐波下垂控制策略,提供正确的谐波参考电压以抵消掉落在逆变器输出阻抗上的谐波电压,从而降低了输出电压中的谐波分量。文献[3]则是针对多谐振控制器的增益太大会造成系统不稳定的现象,提出了一种基于虚拟谐波阻抗与多谐振控制器相结合的控制方法,在明显降低控制器的增益的同时就能取得较好的谐波抑制效果。文献[9]针对由下垂并联电压源逆变器构成的微电网并网系统,提出一种基于分层控制策略的系统并网谐波电流抑制策略,该策略在原微电网的二层控制中添加微电网母线电压与PCC误差电压控制环路,并利用多重PR控制器对误差电压进行运算,得到微电网底层逆变器母线谐波电压补偿量。

(3)微电网分布式协同

微电网内的能量产生可能非常不均匀,包括光伏,风能,微型涡轮机等。此类能源产生直流电或变频交流电,并通过电力电子逆变器与同步交流电网连接。通过这些逆变器,必须采取协作措施以确保网络中的同步,电压调节,功率平衡和负载共享。微电网中的分布式电源通过局部信息的交互达到全局信息的共享,从而实现多台逆变器之间的功率平衡和负载共享,满足“即插即用”的效果,也减少了集中式控制带来的通讯网络搭建的麻烦。

(4)分布式电源协调的谐波控制

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