微電網(wǎng)一般含有眾多形式的分布式電源DG,通過對DG變流器的調(diào)整,能夠?qū)ξ㈦娋W(wǎng)的運(yùn)行模式進(jìn)行有效控制,從而提高可再生能源利用率與供電可靠性,所以發(fā)展微電網(wǎng)對緩解日益增多的能源需求具有重要意義。
微電網(wǎng)一般建設(shè)在配電網(wǎng)的末端,其中有包含大量的三相不平衡治理裝置。微電網(wǎng)與不平衡負(fù)載和不平衡DG之間的交互作用會降低微電網(wǎng)中逆變器的控制性能,隨之就會導(dǎo)致微電網(wǎng)電壓三相不平衡。在微電網(wǎng)儲能逆變器中采用統(tǒng)一的三相不平衡抑制策略,是能夠有效提高逆變器的控制性能的,降低微電網(wǎng)中的三相不平衡度,提高微電網(wǎng)運(yùn)行的電能質(zhì)量。
微電網(wǎng)是將DG、儲能系統(tǒng)、負(fù)荷、電能質(zhì)量治理系統(tǒng)等裝置組合在一起,構(gòu)成一個既可以孤島運(yùn)行,又可以并網(wǎng)運(yùn)行的供用電網(wǎng)絡(luò)。
一、微電網(wǎng)出現(xiàn)三相電壓不平衡的原因主要有兩個方面:
(1)電網(wǎng)側(cè)出現(xiàn)單相短路等故障,引起電網(wǎng)電壓不平衡,進(jìn)而導(dǎo)致微電網(wǎng)三相電壓不平衡。
(2)微電網(wǎng)內(nèi)部接入不平衡的負(fù)載或分布式電源后,并網(wǎng)運(yùn)行的微電網(wǎng)從配網(wǎng)吸收負(fù)序電流,從而在線路阻抗上產(chǎn)生負(fù)序壓降,進(jìn)而導(dǎo)致微電網(wǎng)母線電壓三相不平衡,而對于運(yùn)行中的微電網(wǎng),其與不平衡負(fù)荷將產(chǎn)生交互作用,降低其電壓控制性能,從而影響微電網(wǎng)電壓的三相不平衡度。
微電網(wǎng)中的母線電壓由儲能逆變器支撐,當(dāng)微電網(wǎng)中接入三相不平衡的負(fù)載或者DG后,儲能逆變器將為負(fù)載提供負(fù)序電流。
二、負(fù)序電流對逆變器控制性能的影響主要有兩個方面:
(1)當(dāng)逆變器輸出負(fù)序電壓與負(fù)序電流時,其輸出的有功功率與無功功率是波動的,從而導(dǎo)致電壓的幅值與頻率發(fā)生波動。
(2)逆變器輸出的負(fù)序電流在逆變器輸出阻抗上產(chǎn)生負(fù)序壓降,導(dǎo)致逆變器輸出端口的電壓發(fā)生三相不平衡,進(jìn)而引起微電網(wǎng)電壓三相不平衡。在這種情況下,微電網(wǎng)中三相平衡的負(fù)載也開始吸收三相不平衡電流,微電網(wǎng)中其他三相DG的變流器也會受到影響,從而進(jìn)一步加劇微電網(wǎng)電壓的三相不平衡度。
三、并網(wǎng)運(yùn)行的微電網(wǎng)在三相不平衡工況下的控制策略
在微電網(wǎng)中,儲能逆變器的三相不平衡抑制策略主要包括逆變器輸出負(fù)序電壓的抑制策略與電壓幅值與頻率波動的消除策略。當(dāng)微電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行時,電網(wǎng)側(cè)發(fā)生不平衡與微電網(wǎng)內(nèi)部接入不平衡裝置均可能導(dǎo)致微電網(wǎng)電壓三相不平衡。對于電網(wǎng)側(cè)故障導(dǎo)致的微電網(wǎng)三相電壓不平衡,微電網(wǎng)很難通過控制變流器的方式直接進(jìn)行校正,而對于微電網(wǎng)內(nèi)部接入三相不平衡的負(fù)載或者DG造成三相電壓不平衡,可以通過對微電網(wǎng)變流器的控制進(jìn)行校正。因此,將微電網(wǎng)運(yùn)行模式控制與微電網(wǎng)內(nèi)部變流器控制結(jié)合在一起,充分發(fā)揮微電網(wǎng)中電力電子變流器控制靈活的特點(diǎn),形成微電網(wǎng)在并網(wǎng)運(yùn)行時的三相不平衡控制策略。
當(dāng)電網(wǎng)側(cè)故障導(dǎo)致微電網(wǎng)三相電壓不平衡時,由于采用控制的方式很難對不平衡進(jìn)行校正,因此,當(dāng)電壓不平衡度大于相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)時,微電網(wǎng)轉(zhuǎn)入運(yùn)行模式,儲能逆變器工作于電壓控制模式,支撐微電網(wǎng)母線電壓;當(dāng)微電網(wǎng)內(nèi)部接入不平衡裝置導(dǎo)致微電網(wǎng)三相不平衡且大于相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)時,儲能逆變器工作于負(fù)序電流工作模式,補(bǔ)償微電網(wǎng)內(nèi)部所需的負(fù)序電流,進(jìn)而消除負(fù)序電流在微電網(wǎng)與配電網(wǎng)之間線路等效阻抗上的負(fù)序壓降,從而保證微電網(wǎng)電壓三相平衡。