分布式发电系统接入配电网电能质量控制方法技术方案

本公开提供了一种分布式发电系统接入配电网电能质量控制方法，搭建多可再生能源发电系统接入配电网模型；对高线路阻抗情况下单一可再生能源发电系统的并网控制；利用抑制谐波环流和直流环流的控制对配电网模型中多逆变器并联进行控制，本公开能够解决多台逆变器在配电网中通过多种形式并联运行的情况下，谐波环流与直流分量的存在引起的一系列电能质量问题，有助于改善配电网供电质量，实现电能质量的控制。

Power Quality Control Method for Distributed Generation System Accessing Distribution Network

【技术实现步骤摘要】
分布式发电系统接入配电网电能质量控制方法
本公开涉及一种分布式发电系统接入配电网电能质量控制方法。
技术介绍
本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。目前，在可再生能源配网接入方面电网公司考虑最多的是可再生能源接入后的潮流分布、新型继电保护技术和孤岛保护等，并在上述几个方面开展了大量的研究工作。但是可再生能源发电系统在配电网中的大规模接入问题以及由此引起的电能质量问题并没有得到足够的研究，从理论认识到解决措施都缺乏有效方案。此外，在现有的可再生能源并网研究课题中，往往忽略电力系统的阻抗及电网的背景谐波，把电网等效成一个理想电源，即一个无穷大电网。但是在实际的配电网中，这种理想的情况不符合实际，线路的阻抗对可再生能源接入系统及配电网的影响不可忽略。大量非线性负载接入配电网不仅引入了大量的谐波也影响了配电网电压质量，使配电网电压容易出现三相电压不平衡，含有低次谐波等问题，分布式可再生能源发电系统对配电网电压的畸变和波动较敏感，并容易引发负面的连锁反映，比如可再生能源发电系统因为自身控制器设计不合理，不能适应电网电压畸变影响，造成接入电流质量差、电源侧功率波动大等问题进而导致并网设备无法满足接入标准，发生主动脱网等行为。即使单一可再生能源并网设备能够在恶劣的并网环境下满足并网标准，达到配电网准入要求，也不代表分布式可再生能源大规模接入时多台并网设备并联运行就可以满足并网电能质量要求。初步的研究表明，在公共连接点处接入多台并网逆变器会放大线路阻抗对逆变器的影响，产生谐波电流的叠加效果，导致并网点电压进一步畸变，使公共并网点电压、电流谐波超出规定数值。研究配电网中可再生能源发电系统的电能质量问题将有助于提高可再生能源发电系统的接入质量，着实帮助配电网提高可再生能源接入能力。可再生能源接入后配电网电能质量变差不仅仅是一个单向的负面影响，当分布式电源造成配电网电能质量下降的同时，较差的电能质量往往反过来影响分布式电源的控制能力，造成并网点电能质量的进一步恶化，从而进入恶性循环。形成这种过程的部分原因是电网电压畸变对数字锁相技术引起干扰导致并网电流畸变，畸变电流作用到线路阻抗上进而引起并网点电压畸变。目前国内外对于锁相技术已经进行了较深入的研究，包括如何消除直流分量的影响，如何消除低频谐波的影响。但是目前的研究仅仅局限于消除一种影响因素，算法复杂，不易实现，缺乏能够全面消除各种谐波，准确提取基波分量相位信息的简单方法。
技术实现思路
本公开为了解决上述问题，提出了一种分布式发电系统接入配电网电能质量控制方法，本公开能够指导配电网大范围接纳可再生能源后的电能质量分析与治理措施，有助于改善配电网供电质量。根据一些实施例，本公开采用如下技术方案：一种分布式发电系统接入配电网电能质量控制方法,包括以下步骤：搭建多可再生能源发电系统接入配电网模型；对高线路阻抗情况下单一可再生能源发电系统的并网控制；利用抑制谐波环流和直流环流的控制对配电网模型中多逆变器并联进行控制。作为进一步的限定，所述搭建多可再生能源发电系统接入配电网模型的过程中，具体包括以下步骤：1)搭建LCL型三相逆变器系统并调试；2)搭建L型三相逆变器系统并调试；3)搭建L型单相逆变器系统并调试；4)搭建非线性负荷系统并调试；5)综合搭建的LCL型三相逆变器系统、L型三相逆变器系统、L型单相逆变器系统和非线性负荷系统，形成整体多可再生能源发电系统并调试。作为进一步的限定，所述LCL型三相逆变器系统、L型三相逆变器系统、L型单相逆变器系统均为基于MOSFET的逆变器电路。作为进一步的限定，所述逆变器电路结构包括全桥逆变电路，所述全桥逆变电路的一侧桥臂包括改进型Dual-Buck逆变器电路，所述改进型Dual-Buck逆变器电路将Dual-Buck结构的两个电感分别用连接方向相反的二极管代替，且两个二极管的连接处设置有一个电感，所述电感的另一端连接在全桥逆变电路的中间端。作为进一步的限定，所述逆变器电路结构包括全桥逆变电路，所述全桥逆变电路的一侧桥臂包括缓冲电感型Dual-Buck逆变器电路，所述缓冲电感型Dual-Buck逆变器电路将Dual-Buck结构的桥臂中间增加一缓冲电感，所述缓冲电感的另一端连接在全桥逆变电路的中间端。作为进一步的限定，所述高线路阻抗情况下单一可再生能源发电系统的并网控制中，具体包括LCL滤波并网逆变器电流控制，利用单电流闭环控制、前向通路附加数字滤波器的有源阻尼控制或基于附加变量反馈的有源阻尼对LCL滤波器固有谐振进行抑制。作为进一步的限定，所述高线路阻抗情况下单一可再生能源发电系统的并网控制中，对单个LCL逆变器，使用桥臂电流、电容电压双环有源阻尼控制。作为进一步的限定，所述高线路阻抗情况下单一可再生能源发电系统的并网控制中，当N个LCL逆变器并联时，将其视为多输入多输出系统，通过修改逆变器输出阻抗参数或者修改电网等效阻抗参数来抑制谐振。作为更进一步的限定，通过安装RC阻尼器或增加其他无源元件来实现修改电网阻抗参数。作为进一步的限定，所述利用抑制谐波环流和直流环流的控制对配电网模型中多逆变器并联进行控制中，将谐波电压成份分离出来，通过有源谐波得到谐波电流，再将这部分谐波电流回送到参考电流中计算，在调制波的生成过程中减掉产生谐波电流所需要的电压。作为进一步的限定，模拟系统中通过选择截止频率很低的高阶滤波器，在数字系统中通过采用整数周期时间内求平均的方法滤掉构建的模型的直流信号中的交流分量。作为进一步的限定，所述利用抑制谐波环流和直流环流的控制对配电网模型中多逆变器并联进行控制中，通过谐振检测模块从公共并网点处的谐波电压中提取出谐振电压成分。一种计算机可读存储介质，其中存储有多条指令，所述指令适于由终端设备的处理器加载并执行所述的一种分布式发电系统接入配电网电能质量控制方法。一种终端设备，包括处理器和计算机可读存储介质，处理器用于实现各指令；计算机可读存储介质用于存储多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行所述的一种分布式发电系统接入配电网电能质量控制方法。与现有技术相比，本公开的有益效果为：本公开能够解决多台逆变器在配电网中通过多种形式并联运行的情况下，谐波环流与直流分量的存在引起的一系列电能质量问题，有助于改善配电网供电质量，实现电能质量的控制。附图说明构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。图1是本公开的各分布式发电单元组成多分布式发电接入配电网仿真模型；图2(a)-(d)是本公开的搭建LCL型三相逆变器系统示意图；图3(a)-(d)是本公开的L型三相逆变器系统示意图；图4(a)-(c)是本公开的L型单相逆变器系统示意图；图5(a)-(b)是本公开的搭建不控整流(非线性负荷)系统；图6是本公开的采用LCL滤波器的并网逆变器；图7是本公开的单电流反馈的闭环控制框图；图8是本公开的幅相特性；图9是本公开的数字滤波器的控制框图；图10(a)-(b)是本公开的两种控制方式示意图；图11是本公开的多个逆变器并网电路图；图12(a)-(b)是本公开的单个LCL逆变器相关控制图；图13是本公开的N个LCL逆变器并联时的控本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种分布式发电系统接入配电网电能质量控制方法,其特征是：包括以下步骤：搭建多可再生能源发电系统接入配电网模型；对高线路阻抗情况下单一可再生能源发电系统的并网控制；利用抑制谐波环流和直流环流的控制对配电网模型中多逆变器并联进行控制。

【技术特征摘要】
1.一种分布式发电系统接入配电网电能质量控制方法,其特征是：包括以下步骤：搭建多可再生能源发电系统接入配电网模型；对高线路阻抗情况下单一可再生能源发电系统的并网控制；利用抑制谐波环流和直流环流的控制对配电网模型中多逆变器并联进行控制。2.如权利要求1所述的一种分布式发电系统接入配电网电能质量控制方法,其特征是：所述搭建多可再生能源发电系统接入配电网模型的过程中，具体包括以下步骤：1)搭建LCL型三相逆变器系统并调试；2)搭建L型三相逆变器系统并调试；3)搭建L型单相逆变器系统并调试；4)搭建非线性负荷系统并调试；5)综合搭建的LCL型三相逆变器系统、L型三相逆变器系统、L型单相逆变器系统和非线性负荷系统，形成整体多可再生能源发电系统并调试。3.如权利要求2所述的一种分布式发电系统接入配电网电能质量控制方法,其特征是：所述LCL型三相逆变器系统、L型三相逆变器系统、L型单相逆变器系统均为基于MOSFET的逆变器电路。4.如权利要求2所述的一种分布式发电系统接入配电网电能质量控制方法,其特征是：所述逆变器电路结构包括全桥逆变电路，所述全桥逆变电路的一侧桥臂包括改进型Dual-Buck逆变器电路，所述改进型Dual-Buck逆变器电路将Dual-Buck结构的两个电感分别用连接方向相反的二极管代替，且两个二极管的连接处设置有一个电感，所述电感的另一端连接在全桥逆变电路的中间端。5.如权利要求2所述的一种分布式发电系统接入配电网电能质量控制方法,其特征是：所述逆变器电路结构包括全桥逆变电路，所述全桥逆变电路的一侧桥臂包括缓冲电感型Dual-Buck逆变器电路，所述缓冲电感型Dual-Buck逆变器电路将Dual-Buck结构的桥臂中间增加一缓冲电感，所述缓冲电感的另一端连接在全桥逆变电路的中间端。6.如权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐刚，朱海鹏，张海，谢允红，韩建伟，杨乐，张西鲁，任坤龙，周科，赵磊，尚鹏，杨帆，王一飞，郑凯，赵莹莹，秦昆，
申请(专利权)人：国网山东省电力公司济宁供电公司，国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37