含多个微源的微电网并网／孤网运行仿真研究

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1、特稿专递TEGAOZHUAND含多个微源的微电网并网／孤网运行仿真研究谢清华(华北电力大学电气与电子工程学院，北京102206)摘要：以内蒙古北方地区的Mw级分布式热、电、冷三联供系统集成技术与示范工程项目为契机，研究了含有多个微型燃气轮机的微电网并网／孤网运行特性。由于微电网中许多微源如微型燃气轮机、风机等输出的电压、电流并不满足并网和负荷的要求，因此需要通过整流、逆变装置加以控制，使输出变为工频的电压和电流。研究采用双PWM技术设计微型燃气轮机的整流、逆变控制系统；构建了由多个微型燃气轮机、负荷以及配网组成的仿真模型。仿真结果表明：PWM换流器能有效地改善微

2、型燃气轮机的输出特性，减少注入微电网的谐波从而改善徽电网电能质量：微源之间能够较好地协调，无论在并网或者孤网运行时都能满足系统电压、频率以及负荷要求。关键词：微型燃气轮机；徽电网：并网／孤网运行；PWM换流器；PSCAD仿真；电能质量中图分类号：TM714：TM727．2；TM743文献标志码：A文章编号：1673—7598(2009)08—0010一o4气轮机的微电网并网／孤网运行进行仿真研究。O引言1PWM换流器在微电网中的应用将一定区域内分散的发电资源(如太阳能发电装置、风力发电设备、微型燃气轮机等)通过整流逆脉宽调制(PulseWidthModulati

3、on，PWM)技术变装置同主刚并或孤网运行的电网称为微电网。的基本原理见文献『l0，l1]。PWM换流器具有显著的与大电网相比，微电网具有显著的优点：能充分利用优点，如电路简单，可以同时进行调频、调压，逆变器新型能源，减少环境污染，减少线路网损，规模灵活，输出的交流电压或电流只含有少量的高次谐波不含使用地域广泛，发电机组效率高等13。在资源日益低次谐波，通过控制整流器或逆变器的触发角可使紧张的今天，微电网的作用越来越受到重视电源运行于单位功率因数或者其他任意功率因素微电网中的电源(微源)大多需要经过整流、逆等[H,121。变装置产生满足负荷要求的电能。传统的整流

4、、逆图1是微电网的结构图，从图1可以看出，微电网变环节广泛采用二极管不呵控整流电路或晶闸管相中的大多数电源都需要经过PWM换流器PWM换流控整流电路，这样会产生大量的谐波：风力发电机器在微电网中还常用于统一潮流控~IJ(UPFC)、储能组，光伏发电等受自然环境的影响较大，因此输出功装置、新型UPS以及太阳能、风能等可再生能源的并率波动较大，无论在并阀或者孤网运行时．都会对电I习的电能质量产生不利影响，因I_~IEEE1547标准规定在故障情况下首先切除分布式电源或者断开微电大电网的连接。目前有很多学者对微电网接入电网产生的影响以及微电网的电能质量展开了研究，取得

5、了一定的成果1．．PWM换流器本身具有优良的输入、输出性能，它在微电刚中的应用越来越广泛，本文就基于双P、、M换流器的微燃气轮机以及含有多个微型燃图1微电网系统结构图收稿日期：2009-06一O8基金项目：本文得到闰家863汁划项日(项目编号：2007AA05Z249)资助：作者简介：谢清华(1983一)，男，江西掉埘人，硕研究生。研究方向为电力系统规划与可靠忡，微电网并网、控制、保护。TEGAOZHUAND}特稿专递网发电t13-16I。PWM换流器对于改善微电网电能质量．整流器控制系统采用直接电流控制，直接电流如减少谐波、维持发电机单位功率因数运行、支持微控

6、制分电流内环和电压外环。电压外环使得电压能电网频率、维持电压稳定等具有重要的作用。PWM够很好地跟随参考电压，而电流内环能够提高控制换流器在微电网中的应用，真正实现了“绿色电能系统的反应速度。逆变器则采用间接电流控制。变换”。并网微电网的PSCAD模型如图4所示。在该模型中并网的微电网包括4台与大电网并网的微型燃气2微型燃气轮机及并网微电网的轮机，它们同时向可变负荷供电。4台微型燃气轮机PSCAD模型中，机组MS1、MS3、MS4均采用P／()控制，输出不变的有功功率和无功功率，目的在于使机组始终运行于微型燃气轮机的机端电压和频率一般不是频经济运行状态；机组MS

7、2采用P／p和价昆合控制的模的，需要通过整流、逆变装置加以转换，使其并网电式，在并网情况下该台机组和其他3台机组一样采用压为380／220V，频率为50Hz。本文为了简化模型，用P／(_)控制且在经济运行状态，并网时微电网的电压和机端电压为400V，频率为1200Hz的相理想电源频率由大电网控制，而当微电网发生波动(如微电网代替微型燃气轮机。双PWM控制的整流、逆变器采由并网转为孤网运行)则采用／，控制，此时该台机用二三相半桥电路结构，微型燃气轮机的双PWM控制组负责调节微电网的电压和频率，使之维持在正常模型如图2所示。图2中整流器交流侧每相的线路电范围；大电网

8、则用一个大容量的理想电源