分布式能源接入电网的电能质量问题及其治理技术

分布式能源规模化接入电网对电网产生了新的挑战,主动配电网(active distribution network,ADN)技术被认为是分布式能源规模化利用的有效技术途径。统一电能质量控制器(unified power quality controller,UPQC)作为定制电力技术中功能最强大的电能质量综合补偿装置,能够综合治理主动配电网中电能质量问题,提高分布式能源接入配电网的渗透率及优化经济运行水平。文章对分布式能源的并网和主动配电网中的电能质量问题做了简要介绍,并对UPQC的概念、基本结构及其工作原理进行了详细阐述,最后仿真验证了UPQC能够有效地综合治理ADN中复杂的多重电压和电流质量问题。     

统一电能质量控制器在配电网中的应用分析

为改善配电网的电能质量,采用统一电能质量控制器(Unified Power Quality Controller,UPQC)调节配电网电压、电流及无功。本文首先介绍了UPQC对改善配电网电能质量的重要意义和突出优点,然后重点阐述它的基本原理及检测控制方法。此后,对其电路拓扑进行描述,并通过建模仿真验证了该装置对改善配电网电能质量的优异性能。     

基于储能的微电网电能质量治理研究综述

微电网由于自身惯性小、容量小,其电能质量受外界干扰较为明显。作为微电网内的特殊微电源,储能为治理微电网电能质量提供了新思路。首先,介绍了微电网存在的电能质量问题,并从电源波动、电力电子装置、非线性负载等角度分析产生的原因;其次,分析了储能用于解决微电网电能质量的可行性与技术优势;随后,概述了利用储能解决微电网综合电能质量问题的研究现状及发展趋势;最后,对微电网电能质量治理的发展进行展望。     

微电网技术综述

微电网作为分布式电源接入电网的一种有效手段,逐步引起了广泛关注。从结构设计、运行控制、供电可靠性和电能质量、经济运行与安全机制、仿真平台和示范工程等5个方面介绍国内外微电网研究的最新进展,并重点就其中的电力电子应用技术、多源协调控制与能量管理、微电网与配电网交互、电能质量主被动治理以及仿真平台建设思路等进行评述,最后结合中国未来智能电网建设规划,对微电网技术的发展前景进行展望。     

基于超级电容器储能的UPQC工作条件及控制策略

为处理常规统一电能质量调节器(UPQC)难以解决的电源瞬时中断或电压暂降较深的问题,提出利用超级电容器储能系统(SESS)构成UPQC的直流储能单元。针对基于SESS的UPQC拓扑结构,研究UPQC单元优化配置的影响因素和目标函数,得出UPQC系统级功率流协调控制的最佳工作条件;分析SESS的主电路结构特点和性能,确定储能单元的容量和SESS控制策略;根据UPQC串、并联变流器的工作要求,提出基于PI控制和重复控制的UPQC单元级控制策略。仿真与实验分析结果表明,所提出的拓扑结构和控制策略在达到电能质量治理目标的同时,实现了UPQC串、并联变流器以及SESS协调控制。     

基于电能质量态势感知的分布式发电主动运行决策方法

可再生能源的随机性和不确定性使得电网运行环境异常复杂,对配电网电能质量产生很大影响。为解决配电网电能质量问题,首先利用态势感知技术,在广域时空范围内,对涉及配电网电能质量变化的各类信息元素进行采集、理解与预测,准确有效地掌握电能质量变化态势;其次,在精准预测电能质量未来变化趋势基础上,通过对微电网变流器主动运行决策模式的控制,来改善配电网电能质量。文中提出了电网与微电网变流器之间的信息交互架构,利用马尔可夫决策过程建模知识,建立了变流器态势感知与主动运行决策马尔可夫决策模型,并提出先进变流器控制策略,以实现对配电网的态势感知与最优运行模式决策,为解决电网电能质量控制提供了更多有效的手段,保证了配电网的安全可靠运行。     

综合电能质量补偿装置及其应用

介绍了综合电能质量补偿装置(UPQC)的概念及工作原理,提出了一种以广义瞬时无功功率理论为基础改进的检测方法,该方法克服了以往一些检测方法的缺陷,并能快速、准确地检测出电网电压的降落、升高、不对称以及谐波等各种干扰。给出了UPQC在配电网中应用的实例,仿真及实验结果表明:UPQC可以有效地抑制电网所受的各种干扰。     

三相四线制下UPQC的研究

目前对统一电能质量控制器（UPQC）的研究主要集中在三相三线制系统中。然而,采用三相三线制主电路的UPQC无法消除零线电流,导致零线电流流入电网而造成污染。文章设计了一种三相四线制统一电能质量控制器（UPQC）,主电路采用引出直流侧中点三桥臂的结构方式,解决了负载的零线电流问题。详细介绍了它的工作原理、补偿分量的检测方法和UPQC的控制方法。利用MATLAB对该系统进行了仿真,结果表明该三相四线UPQC能够对电网侧和负载侧的电能质量进行综合补偿,且具有良好的补偿性能。     

电池储能系统在改善微电网电能质量中的应用

微电网中的电池储能系统不但可以用于维持微电网的功率平衡,还可用于治理微电网中非线性负荷注入的谐波电流和配电网侧渗透的谐波电压。为充分利用电池储能系统的冗余容量和改善微电网的电能质量,本文提出了电池储能系统的一种多功能控制策略。首先,介绍了主电路的基本结构和各子系统控制指令信号的生成,其次,利用Matlab/Simulink软件搭建了一个由两种微电源、两类负荷和两条支路构成的简单微电网模型,最后在微电网模型中对该多功能控制策略进行了仿真研究。仿真结果表明,在这种控制策略下电池储能系统既可以有效地维持微电网的功率平衡,又能很好地改善微电网的电能质量。     

面向主动配电网的统一电能质量控制器补偿策略研究

主动配电网在充分发挥多种清洁能源优势的同时,不得不面对电能质量问题日益突出的困境。统一电能质量控制器(UPQC)可综合治理主动配电网中的电压质量和电流质量问题,是解决该问题的重要突破口。首先对UPQC系统进行解耦控制,将dq坐标下的数学模型转换到αβ坐标系下实现全解耦,得到串联侧和并联侧变流器的传递函数,然后分别设计了串联侧和并联侧的控制器,最后建立了UPQC系统整体的仿真模型。通过仿真验证了在电压跌落/暂升、负载电流畸变和无功电流、及综合电能质量存在的情况下,文中所设计的控制器具有较好的补偿效果。     

通用电能质量控制器的双向多种补偿功能及其实验研究

随着越来越多的电力电子设备投入使用，电能质量问题日益严重。本文研究的基于双变流器结构的通用电能质量控制器可以对来自电网侧和来自负载侧这两个方向上的多种电能质量问题进行补偿，文章对其系统结构、工作原理、以及实现双向多种补偿功能的控制方法进行了探讨和分析，最后通过充分的实验验证了该电能质量控制器双向多种补偿功能的单独运行和同时实现。     

UPQC的双向多功能补偿特性及其实验研究

随着电网中越来越多非线性负载的投入使用,电能质量问题日益严重。本文研究了基于双变流器结构的通用电能质量控制器,它具有能对来自电网侧和来自负载侧两个方向上的多种电能质量问题进行补偿的特性。文章对其系统结构、工作原理及实现双向多种补偿功能的控制方法进行了探讨和分析,并通过充分的实验分析,验证了该电能质量控制器双向多种补偿功能的单独运行和同时实现。     

双变流器结构通用电能质量控制装置的仿真及实验

研究了一种双变流器结构的通用电能质量控制装置,详细介绍了其工作原理、补偿指令的产生方法和控制方法,在所建立的计算机仿真模型上对其进行了仿真验证,重点是在所建立的实验装置上针对各种电能质量问题对其补偿性能进行了研究。研究结果表明,该电能质量控制装置可有效地补偿电网侧和负载侧产生的多种电能质量问题。     

统一电能质量调节器的研究综述

统一电能质量调节器(unified power quality conditioner,UPQC)能够同时补偿系统电压和滤除非线性负荷引起的谐波电流,是一种极具研究价值的综合型电能质量补偿装置。对目前UPQC的研究现状进行了综述,阐述了其在改善电能质量方面的作用和研究意义,对UPQC的各种拓扑结构、检测及控制方法进行了介绍分析,并指出了UPQC研究的未来的发展趋势。     

采用定制电力技术解决配电侧电能质量问题

基于电能质量定义,介绍了当前新的研究领域———定制电力技术,着重分析了统一电能质量控制器(UPQC)的产生背景。在此基础上通过对小型定制电力工业园区模型的介绍和分析,表明采用定制电力技术将成为解决配电侧电能质量问题的关键。     

统一电能质量调节器的结构及控制策略综述

统一电能质量调节器（UPQC）能够解决多数电能质量问题,受到国内外电力研究者的广泛关注。对当前UPQC的拓扑结构类型和控制方法进行了综述。一方面,以物理结构为原则从逆变器的功能结构、供电系统方式、装置的系统配置及装置的直流母线电压的提供方式4个方面对UPQC的电路结构进行分类与综述;另一方面,将UPQC的控制部分分为3层:以补偿目标为基础的上层系统级、实施控制目标的中层装置级以及将调制信号产生脉冲的底层器件级,并针对这3层进行综述,最后探讨了UPQC的发展前景及存在的若干问题。     

基于改进d-q-0变换的UPQC中串联变流器研究

用于配电系统中的三相四线制统一电能质量控制器(Unified Power Quality Conditioner,简称UPQC)是为了解决敏感用户端供电电压的电能质量问题和用户侧电能质量问题而研制的一种功能全面的有源电力滤波器(APF).重点研究了UPQC中串联部分电压畸变的检测方法以及控制策略,并通过实验对常见的电压跌落进行补偿.结果表明检测方法是正确、有效的.     

具有光伏并网发电功能的统一电能质量调节器仿真

统一电能质量调节器因直流侧没有储能设备通常不能对负载进行电力中断补偿，且太阳光的日夜交替变化导致光伏并网发电装置只能间歇工作，这将影响设备的利用效率和电力系统正常运行。针对此不足，提出一种新的统一电能质量调节器结构和控制策略，该系统可同时实现电能质量综合治理、光伏并网发电以及电力中断补偿。详细分析了该系统的工作原理和控制策略，并利用Matlab/Simulink对系统进行仿真，验证了所提系统结构及控制策略的可行性。     

UPQC直流储能单元的APFC控制技术

统一电能质量控制器(UPQC)是用户电力技术中的新兴装置,它能统一实现多重电能质量调节功能。系统地介绍了UPQC的综合补偿功能,并给出了一种典型的UPQC拓扑结构。为了进一步提高UPQC的性能,将有源功率因数校正(APFC)技术引入UPQC直流储能单元的直流电容电压控制,详细阐述了其工作原理,并给出了仿真实验结果。APFC技术用于UPQC的直流储能单元中是完全可行的,它使UPQC的性能更完善。     

基于有功和无功功率协调分配的统一电能质量调节器控制策略

统一电能质量调节器(UPQC)由串联型有源滤波器和并联型有源滤波器组合而成。在常规功率控制策略中,串、并联变流器与馈线之间存在的有功功率环流增大了串、并联单元的容量负担和损耗,且当电源电压跌落较大时,串、并联单元在补偿电能质量过程中有可能发生容量越限。提出了基于有功和无功功率协调分配的UPQC控制策略,通过合理分配串、并联变流器的功率输出,充分发挥串联变流器的作用,使得串联变流器承担部分负载无功功率以减轻并联变流器的负担,并消除有功功率环流;基于并联变流器补偿容量恒定的原则分配电源与储能单元提供的有功功率,以减小配电网馈线过电流的风险,并保证串、并联单元在补偿电能质量过程中不会发生容量越限。在电源电压完全跌落的极限情况下,负载有功完全由储能提供,实现了不间断电源的功能。在PSCAD/EMTDC中搭建了仿真算例,结果验证了所提策略的正确性和有效性,能够实现UPQC串、并联变流器以及储能单元的协调控制。