采用APF和SVC改善微網(wǎng)電能質(zhì)量

圖4　空間矢量脈沖寬度調(diào)制SVPWM

圖中各個(gè)子系統(tǒng)作用依次是：“N1”判斷電壓參考向量在六邊形(針對(duì)三相三線(xiàn)制線(xiàn)路)的哪個(gè)扇區(qū);“XYZ”選定開(kāi)關(guān)向量;“Subsystem”計(jì)算各個(gè)開(kāi)關(guān)向量的作用時(shí)間;“Subsystem1”選定開(kāi)關(guān)向量的作用順序;“produce PWM”發(fā)出觸發(fā)脈沖。

2 SVC的工作原理

SVC裝置一般并聯(lián)于電路中，可以快速連續(xù)的調(diào)節(jié)無(wú)功功率來(lái)維持線(xiàn)路電壓水平恒定，具有性?xún)r(jià)比高、技術(shù)成熟和可靠性高等優(yōu)良性能[13]。

SVC的構(gòu)成形式很多，但基本元件是晶閘管控制的電抗器TCR(thyristor controlle dreactor)和晶閘管投切的電容器TSC(thyristor switched capacitor)。圖5為SVC基本構(gòu)成，濾波器的引入是為了消除系統(tǒng)產(chǎn)生的諧波。

圖五 SVC基本構(gòu)成

晶閘管控制電抗器(TCR型)是根據(jù)母線(xiàn)上無(wú)功功率的變化，控制晶閘管的觸發(fā)角a調(diào)節(jié)電抗器的感性無(wú)功。晶閘管投切電容器(TSC型)是根據(jù)負(fù)荷感性無(wú)功功率的變化，通過(guò)反并聯(lián)晶閘管來(lái)投入或切除電容器。SVC將TCR和TSC共同配合，克服了之前單靠電容器投切的進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償?shù)牟贿B續(xù)性，利用晶閘管作為固態(tài)開(kāi)關(guān)來(lái)控制接入系統(tǒng)的電抗器和電容器的容量，使所需無(wú)功功率作隨機(jī)調(diào)整，從而維持系統(tǒng)或負(fù)荷側(cè)電壓的穩(wěn)定。

3 實(shí)驗(yàn)算例

在天津大學(xué)智能電網(wǎng)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的微網(wǎng)實(shí)驗(yàn)室做實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下。

(1)構(gòu)建的孤立運(yùn)行模式下的微網(wǎng)系統(tǒng)，具體參數(shù)如表1所示。

表一 孤島模式下微網(wǎng)參數(shù)

在負(fù)荷無(wú)功需求為Q=100var時(shí)，故障錄波儀所得系統(tǒng)電壓(a相)和電流(a相)波形如圖6所示。由圖可知，系統(tǒng)電壓基本滿(mǎn)足要求，但電流畸變度達(dá)7.25%。

圖六 微網(wǎng)獨(dú)立運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)電壓電流模型

將電能質(zhì)量改善系統(tǒng)添加到微網(wǎng)后，所得系統(tǒng)電壓(a相)和電流(a相)波形，如圖7所示。由圖可知系統(tǒng)的電流畸變度降至1.55%，電流電能質(zhì)量得到提高。

圖7　聯(lián)合系統(tǒng)應(yīng)用于微網(wǎng)后系統(tǒng)電壓電流波形

由圖6和圖7可以明顯看出將電能質(zhì)量改善系統(tǒng)應(yīng)用于孤島模式下的微網(wǎng)后，系統(tǒng)電壓可穩(wěn)定在一定的范圍內(nèi)，系統(tǒng)電流畸變程度大大降低，微網(wǎng)整體電能質(zhì)量有較大的提高。

(2)微網(wǎng)在并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，由于大電網(wǎng)的影響，所組成系統(tǒng)的電流畸變度達(dá)2.5%，加上本文所提其電能質(zhì)量改善系統(tǒng)后，電流畸變度降至1.21%。

4 結(jié)語(yǔ)

本文微網(wǎng)(運(yùn)行于孤島模式)進(jìn)行電能質(zhì)量研究，在綜合考慮電能質(zhì)量改善的效果和經(jīng)濟(jì)性后，采用APF接在分布式電源側(cè)快速實(shí)時(shí)實(shí)現(xiàn)諧波濾除功能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，加入電能質(zhì)量改善系統(tǒng)的微網(wǎng)系統(tǒng)電壓保持穩(wěn)定，電流畸變大大降低，微網(wǎng)電能質(zhì)量有了明顯提高，從而驗(yàn)證了電能質(zhì)量改善系統(tǒng)的有效性。

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