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微电网的有功调节.ppt

发布时间：2022-06-12 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：1.53M 资料格式：ppt 举报 版权申诉
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    第四章 微电网有功功率和无功功率控制 §4-1 微型电源控制器功能 §4-2 有功功率控制 §4-3 无功功率控制 §4-4 微型电源在不对称负荷情况的运行和控制 2022年6月12日星期日 64－1
    §4-1 微型电源控制器功能 Ø 电力电子装置可为微电网提供灵活的控制功能，从而使其同 时满足用户和电力系统的需要。 ü 微电网控制必须保证新的微型电源加入到系统中时，不需要 更改微电网中已有设备的运行状态。 ü 微电网可以非常迅速和无缝隙地与大电网并列或解列。 ü 系统的有功功率和无功功率可以分别控制。 ü 电压降落和三相不平衡可以得到校正。 ü 微电网能够满足电力系统负荷的动态特性的要求。 Ø 设计控制器时最关键的是在微电网的正常操作中，各微型电 源不必互相交流信息，每个微型电源控制器必须能够有效地 响应系统的变化，而不需要来自于其它微型电源或本地其它 设备的数据。 Ø 微型电源控制器的主要功能：调节馈线上的潮流；控制每个 微型电源接口处的电压；当系统处于孤岛运行状态时，保证 每个微型电源能够迅速承担它所分配的负荷；微电网能够自 动平滑地进入孤岛运行和重新与大电网并列的能力。 2022年6月12日星期日 64－2
    §4-1 微型电源控制器功能 一、有功功率和无功功率控制 Ø 微型电源由三个部分组成，即微型发电系统、直流接口和电 压源逆变器。 Ø 微型电源通过一个电抗器连接 到微电网。 Ø 电压源逆变器同时控制微型电 源输出电压的幅值和相位。 Ø 逆变器的输出电压U、微电网的本地电压E以及电抗器的电抗 X决定了微型电源输出到微电网的有功功率P和无功功率Q， Ø 当系统受到微小扰动时，P主要取决于功角δP，Q取决于逆变 器的输出电压幅值U。这些关系构成了有功功率调节和通过调 节无功功率控制电压的基本的反馈控制方法。 P 3 2 UE X sin P Q  3 2 U X  EU  P cos  E   P U 2022年6月12日星期日 64－3
    §4-1 微型电源控制器功能 二、电压倾斜控制 Ø 若要将大量微型电源集成到微电网中，不能仅仅采用基本的P- Q控制，为保证微电网的可靠性和稳定性必须实现电压调节。 Ø 若没有电压控制，具有大量微型电源的微电网将可能产生电 压和无功功率振荡。 Ø 电压控制必须确保电源之间没有较大的无功环流，该问题与 具有大型同步发电机的电力系统控制一样。 Ø 在大电网中，发电机之间的阻抗足够大，从而减小了环流产 生的可能性。 Ø 在辐射型微电网中，较大无 功环流问题非常显著，当出 现很小的电压参考值偏差时， 环流可能超出微型电源的额 定值。 Ø 因此微电网需要电压-无功电流倾斜控制，使得微型电源产生 的无功电流更加偏于容性，本地电压设定值减小。 2022年6月12日星期日 64－4
    §4-1 微型电源控制器功能 三、快速负荷跟踪和电能存储的需要 Ø 不仅具有微型电源，还有电能存储装置的微电网不仅可以运 行在与大电网并列运行的状态，也可运行于孤岛状态。 Ø 当微电网运行于孤岛状态时，微电网的负荷跟踪能力可能成 为问题，因为微型涡轮发电机和燃料电池的响应速度比较慢， 时间常数为10~200s，并且基本上没有动能储备。 Ø 大型电力系统中的发电机的动能具有电能存储的作用，当新 的负荷接入到线路上时，最初的能量平衡由系统的动能实现， 这将导致系统频率轻微下降。 Ø 微电网不能依靠发电机的动能，必须采用某种形式的能量存 储，保证最初的电能平衡。 Ø 微电网的能量存储可为下述几种形式：可在每个微型电源的 直流母线上采用蓄电池或超级电容；直接将交流电能存储装 置(蓄电池、飞轮电能存储装置等)连接到微电网；或者采用较 大动能的微型发电机等。在此我们仅假设在微型电源的直流 母线上装设有足够容量的电能存储装置。 2022年6月12日星期日 64－5
    §4-1 微型电源控制器功能 四、孤岛运行模式下实现功率分配的频率倾斜控制 Ø 采用先进的控制技术微电网能够提供基本的潮流控制。 Ø 在孤岛运行模式，必须考虑每个逆变器产生的微小频率误差 和需要改变逆变器的输出功率来匹配负荷的变化等问题。 Ø 每个微型电源的功率-频率倾斜特性不需要复杂的通信网络就 能解决上述问题。 64－6 Ø 当微电网与大电网并列运行时，根据用户的需要，微电网中 的负荷可同时从大电网和本地微型电源取用电能。 Ø 当微电网与大电网断开后，微电网中每个电源的电压相位角 将发生变化， 导致本地电压频率明显地下降。 随着频率的下 降每个微型电源根据其功率 -频率调节特性按一定比例 增加其输出功率，实现负 荷分配的功能，不需要能 量管理系统提供新的功率 分配方案。 2022年6月12日星期日
    §4-2 有功功率控制 Ø 由同步发电机组成的电力系统，两台或两台以上发电机之间 有功功率分配主要通过控制器的频率倾斜特性实现。 Ø 与由同步发电机组成的电力系统类似，微电网中分布式电源 之间的负荷分配同样采用频率倾斜特性实现。 Ø 在电力系统中，频率倾斜特性是发电机的惯性、负荷的频率 调节特性和转速/频率调节特性等的综合，由电机的转动惯量、 与频率相关的负荷以及调速器等实际的设备实现。 Ø 在由分布式电源互联所组成的微电网中，每台分布式电源的 频率倾斜特性是通过其控制器的软件来实现，实现分布式电 源之间的负荷分配。 Ø 分布式电源的控制器通常采用DSP实现，因此具有非常大的灵 活性，不会受到电机的转动惯量、频率相关负荷、调速器的 时间常数或原动机的时间常数等这些物理参数的限制。 2022年6月12日星期日 64－7
    §4-2 有功功率控制 一、单台微型电源的有功功率控制 Ø 微电网中电动机等与 频率相关的负荷可提 供附加的负荷调节作 用，但其调节效应非 常小，可忽略不计。 Ø 有功功率控制器包含 一个频率恢复环节，其功能类似于同步发电机中的调速器。     s    sP L 1   1   P L  ref b   s 1  b sT G   b  b 1 sT G 设1/s=0可得到控制器频率响应的暂态偏移： LPb Ø 控制器在负荷变化的瞬间具有有限的频率降落，这与具有大 惯性的同步发电机控制系统的在负荷变化瞬间的零频率降落 特性不同。 2022年6月12日星期日 64－8
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