多功能并網(wǎng)逆變器及其在微電網(wǎng)中的應(yīng)用

王其兵

摘要：多功能并網(wǎng)逆變器作為一種補(bǔ)償無(wú)功、諧波以及不平衡電流的相應(yīng)設(shè)施，其作用價(jià)值充分顯現(xiàn)了在微電網(wǎng)中的合理運(yùn)用。與此同時(shí)，想要加權(quán)電流反饋的中心思想，給予了具體的多功能并網(wǎng)逆變器的滯環(huán)電流管控措施。除此之外，根據(jù)相應(yīng)的電流檢測(cè)方式，并給予一種科學(xué)合理參考電流的計(jì)算方式。最后，在積極利用PSCAD以及EMTDC等軟件進(jìn)行精準(zhǔn)的計(jì)算，充分確保所設(shè)計(jì)的方式更加科學(xué)合理。經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明，多功能并網(wǎng)逆變器不僅能優(yōu)化整體微電網(wǎng)的電能質(zhì)量，還能進(jìn)一步管控微電網(wǎng)與配電網(wǎng)之間的關(guān)系，確保在配電網(wǎng)正常運(yùn)作時(shí)，提供相應(yīng)的支撐。

關(guān)鍵詞：多功能并網(wǎng)逆變器;微電網(wǎng);具體應(yīng)用

引言：分布式發(fā)電系統(tǒng)作為可再生能源的重要介質(zhì)，主要任務(wù)就是進(jìn)一步提升傳統(tǒng)電網(wǎng)的合理穩(wěn)定性，現(xiàn)如今，得到廣大人民群眾的重點(diǎn)關(guān)注，由于這些部分類別的可再生利用能源具備較強(qiáng)的隨機(jī)性，屬于較為典型的不可管控的再生利用能源，因此，如何通過(guò)科學(xué)合理的方式實(shí)現(xiàn)將這些不可管控的再生利用能運(yùn)輸并接入到電網(wǎng)，成為我國(guó)廣大學(xué)者們理論和研究的主要目標(biāo)，經(jīng)過(guò)廣大學(xué)者的不懈努力，提出了與微電網(wǎng)相應(yīng)的建議。論，對(duì)于我國(guó)微電網(wǎng)而言，是一種由綜合各種類型的可再生能源、存儲(chǔ)式發(fā)電裝置和各種科學(xué)合理的新型供電方式所組成的，近些年受到廣大專家學(xué)者重點(diǎn)關(guān)注。

1.多功能并網(wǎng)逆變器的微電網(wǎng)拓?fù)?/p>

具體運(yùn)用多功能并網(wǎng)逆變器的微電網(wǎng)具體情況如圖1所示。

對(duì)于多功能并網(wǎng)式逆變器的作用價(jià)值而言，就是要確保自己的并網(wǎng)功率得到實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的必要性，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)針對(duì)微電網(wǎng)中的諧波以及不平衡電流進(jìn)行補(bǔ)償。直白地說(shuō)，應(yīng)該充分保證整體微電網(wǎng)系統(tǒng)能夠?yàn)橄喈?dāng)量的功率負(fù)載提供可靠的諧波輸出電流來(lái)滿足配套相關(guān)要求，并且能夠?qū)崿F(xiàn)相應(yīng)的功率負(fù)載管控，在配套的微電網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行功率負(fù)載傳輸作業(yè)時(shí)，進(jìn)一步地為配套的微電網(wǎng)提供了相應(yīng)的支持，具體詳細(xì)拓?fù)淙鐖D2所示。

2.控制器設(shè)計(jì)

2.1補(bǔ)償電流的成因

想要確保多功能并網(wǎng)逆變器對(duì)相關(guān)傳輸作業(yè)進(jìn)行不平衡電流補(bǔ)償作業(yè)，就用實(shí)時(shí)監(jiān)管補(bǔ)償電流的瞬時(shí)值?，F(xiàn)如今，主要檢測(cè)手段為鎖相環(huán)以及順時(shí)無(wú)功功率理論的方式。這些方式都應(yīng)需求相應(yīng)的軟件鎖相元件或是較為復(fù)雜的軟件鎖相程序。與此同時(shí)，由于相應(yīng)的鎖相環(huán)仍然存在，就要導(dǎo)致存在的鎖相較為不精準(zhǔn)，出現(xiàn)延遲等狀況，尤其是在電壓畸變等狀況下，更會(huì)加重鎖相不準(zhǔn)的狀況。因此，應(yīng)遵循科學(xué)合理的計(jì)算方式，從而地補(bǔ)償電流的實(shí)施結(jié)果，確保結(jié)果符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

2.2功率跟蹤參考電流的成因

想要了解功率跟蹤參考電流的成因，就要針對(duì)無(wú)鎖相環(huán)電流檢測(cè)技術(shù)，生成科學(xué)合理的生成算法。其中Park變換中的量值并不要以電網(wǎng)電壓為準(zhǔn)則，只要確保所確立的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系與電網(wǎng)電壓旋轉(zhuǎn)速率相同即可，同樣能檢測(cè)出相應(yīng)的坐標(biāo)系的變量值。

2.3DG的控制

DG普遍拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)方式為圖3所示，拓?fù)渲饕慕M成部件為直流電容、三相全橋、輸入濾波器和控制電路。其中直流側(cè)作為電壓值的動(dòng)力量為VDC可以被滯留式電壓源所取而替換。當(dāng)全橋輸出和極端之間安裝一對(duì)相應(yīng)的LC濾波器，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)阻礙并網(wǎng)時(shí)產(chǎn)生的電流諧波。

由于圖4詳細(xì)說(shuō)明了圖3所顯示的控制值部分詳細(xì)框圖，T作為其中存在的變換式，控制器可以通過(guò)相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息來(lái)了解濾波電感電流以及極端電壓，并遵循旋轉(zhuǎn)同步的前提，運(yùn)用科學(xué)合理的控制算法以此實(shí)現(xiàn)對(duì)并網(wǎng)電流功率的實(shí)時(shí)跟蹤。除此之外，DG的控制仍然采取無(wú)鎖相關(guān)的思想，只要確?？刂破髦兴\(yùn)用的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換符合同步旋轉(zhuǎn)的理論即可，并不需要將軸定位點(diǎn)定位在與之相關(guān)電壓向量的軸體上，亦可以省去相關(guān)環(huán)節(jié)[1]。

由此可以看到，圖4所示的PG控制措施就是一種針對(duì)DG輸出相關(guān)恒定功率的PG控制措施。這樣的控制措施在客戶端和用戶之間相互干預(yù)時(shí)都是科學(xué)合理的，但卻不能充分地適用各類離網(wǎng)正常工作的模式。若是一個(gè)微電網(wǎng)只能由逆變器的模式所構(gòu)造，并且沒(méi)有對(duì)相應(yīng)的發(fā)電機(jī)進(jìn)行作為系統(tǒng)的電壓和效率支撐的依據(jù)，就可能會(huì)嚴(yán)重地導(dǎo)致系統(tǒng)在離網(wǎng)模式正常運(yùn)行下，系統(tǒng)的電壓和效率就可能產(chǎn)生浮動(dòng)，徹底喪失穩(wěn)定。對(duì)于這種類別的小型微電網(wǎng)，想要能夠確保小型離網(wǎng)的正常運(yùn)行，至少應(yīng)該在系統(tǒng)內(nèi)制備一臺(tái)與之相應(yīng)的DG，并且必須采取一種科學(xué)合理的管控模式，進(jìn)一步保證系統(tǒng)穩(wěn)定地運(yùn)行。其次，充分發(fā)揮PG管控模式的功能和作用價(jià)值，以此來(lái)確保DG穩(wěn)定運(yùn)行。

除此之外，當(dāng)發(fā)現(xiàn)到微電網(wǎng)呈現(xiàn)離網(wǎng)運(yùn)行模式時(shí)，應(yīng)積極采用DG無(wú)縫切換技術(shù)，轉(zhuǎn)變成相應(yīng)的V/f的運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)于V/f運(yùn)行狀態(tài)而言，V/f模式的正常運(yùn)作進(jìn)一步為DG技術(shù)提供了相應(yīng)的不平衡功率。要想確保充分運(yùn)用可再生能源的作用價(jià)值，就應(yīng)在運(yùn)作時(shí)，采取科學(xué)合理的PQ管控模式，最大限度發(fā)揮V/f控制的作用價(jià)值。

2.4多功能并網(wǎng)逆變器的管控

對(duì)于上述所言的一種多功能并網(wǎng)逆變器的拓?fù)?，?dāng)激磁式電感滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求時(shí)，邊側(cè)隔離式變壓器就可以會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的等量效應(yīng)，從而與副邊產(chǎn)生相同的漏感，而這個(gè)電感只是原來(lái)副邊的一個(gè)漏感。對(duì)于各個(gè)環(huán)節(jié)而言，其中濾波器環(huán)節(jié)和隔離方便濾波器環(huán)節(jié)均可以是一個(gè)等量級(jí)的LCL濾波器。由于LCL濾波器模型階層較高，并且只是確立了一個(gè)諧振點(diǎn)，從而使得控制器設(shè)計(jì)更具有了挑戰(zhàn)性[2]。

經(jīng)過(guò)研究人員的不懈努力，終于設(shè)計(jì)得到了相應(yīng)的滯環(huán)式電流管理和反饋加權(quán)式電流管控措施，并且給予多功能并網(wǎng)式逆變器任意效率均值與正常工作時(shí)相等的電路，其中隔離式變壓器的值是原始副邊漏感所對(duì)應(yīng)的值。經(jīng)試驗(yàn)表明，當(dāng)給予加權(quán)電流時(shí)，可進(jìn)一步減少告誡LCL濾波器階級(jí)，從而更方便地進(jìn)行控制器合理設(shè)計(jì)。除此之外，要想進(jìn)一步地約束LCL濾波器的諧振，就需要我們應(yīng)在濾波電容的支路中串聯(lián)一個(gè)相應(yīng)的電阻，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)其諧振的防止。

總而言之，對(duì)于多功能并網(wǎng)逆變器而言，任何類型的單相系統(tǒng)都用重視參考電流，充分了解并掌握補(bǔ)償電流與并網(wǎng)功率的電流之和，并實(shí)時(shí)管控電流之和，確保相關(guān)的數(shù)據(jù)符合相關(guān)設(shè)施的基準(zhǔn)，以此實(shí)現(xiàn)相關(guān)設(shè)施的正常運(yùn)作[3]。

3.仿真結(jié)果與分析

由于前面具體給予了多種多功能并網(wǎng)逆變器的微電網(wǎng)構(gòu)成方式，與此同時(shí)并詳細(xì)闡述了電流產(chǎn)生的成因以及科學(xué)合理的管控措施。因此，應(yīng)用相關(guān)的軟件來(lái)檢測(cè)所提出的措施是否存在偏差。

對(duì)于配電網(wǎng)而言，普遍為低壓配電網(wǎng)，而相應(yīng)電壓的基準(zhǔn)值為220V，當(dāng)微電網(wǎng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)變?yōu)殡x網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，應(yīng)將DG3管控模式PQ切換到V/f管控模式，其他DG仍然采取PQ管控方式。此時(shí)，DG3的作用價(jià)值已經(jīng)完全替換了配電網(wǎng)的作用機(jī)制，進(jìn)一步保證了在微電網(wǎng)內(nèi)部的功率轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定。除此之外，想要保證多功能并網(wǎng)逆變器在實(shí)現(xiàn)可以對(duì)于離網(wǎng)狀態(tài)下的小型微電網(wǎng)設(shè)備進(jìn)行各種可需合理管控，就必然需要DG3輸出電流的功率表來(lái)取代其相應(yīng)設(shè)施[4]。

在實(shí)際設(shè)施中有或無(wú)多功能并網(wǎng)逆變器時(shí)，此時(shí)非線性整流逆變器的負(fù)荷和不平衡逆變器的負(fù)荷和電流都呈現(xiàn)出了不同程度的變化。由于非線性開(kāi)關(guān)的負(fù)荷和功率電流中所蘊(yùn)含著比較多的諧波，導(dǎo)致很難發(fā)現(xiàn)不平衡的電流中所包含著較大負(fù)序的功率和分量，同時(shí)當(dāng)對(duì)開(kāi)關(guān)進(jìn)行切換和功率轉(zhuǎn)化時(shí)，嚴(yán)重地會(huì)導(dǎo)致PCC處的開(kāi)關(guān)和功率電壓呈現(xiàn)較小暫態(tài)狀況，進(jìn)一步影響開(kāi)關(guān)的正常負(fù)荷和功率。除此之外，微電網(wǎng)中如果沒(méi)有一個(gè)與逆變器相應(yīng)的多用途并網(wǎng)逆變器時(shí)，就要嚴(yán)重影響逆變器的負(fù)載電流基值，導(dǎo)致逆變器的負(fù)載電流結(jié)果偏差較大5。

由此可見(jiàn)，當(dāng)DG3被切換為一個(gè)相應(yīng)的分布式離網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)時(shí)， DG3的功能完全取代了其他配電網(wǎng)的功能，并且給予了微電網(wǎng)更加科學(xué)合理的電壓控制支持，進(jìn)一步優(yōu)化了分布式微電網(wǎng)的工況和運(yùn)作功率以及不平衡功率。在0.1s過(guò)后，由于調(diào)節(jié)了功率參數(shù)，導(dǎo)致輸出功率相對(duì)減小[6]。

結(jié)束語(yǔ)：總而言之，為微電網(wǎng)提供了更為科學(xué)合理的管控方式，同時(shí)又能補(bǔ)償無(wú)功以及不平衡電流的多功能逆變器，并利用相關(guān)軟件檢測(cè)設(shè)計(jì)的方式是否出現(xiàn)相應(yīng)的偏差。由此可見(jiàn)，科學(xué)合理的運(yùn)用多功能并網(wǎng)逆變器時(shí)，充分優(yōu)化了微電網(wǎng)整體的電能品甚至，還能積極調(diào)節(jié)PCC與配電網(wǎng)之間的關(guān)系，在具體應(yīng)用時(shí)，并提供了相關(guān)的支撐依據(jù)，具有廣泛地運(yùn)用前景。

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