微电网电能质量与谐波抑制技术分析

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1、目录摘要ABSTRACT⋯第一章绪论1l研究背景及意义⋯⋯2国内外研究现状⋯21微电网研究现状⋯22．2电能质量与谐波抑制研究现状3论文研究内容及章节安排第二章微电网模型及其电能质量分析⋯621微电网基本结构62．2微电源的原理与建模⋯82．21风力发电机⋯82．22光伏电池2．23微型燃气轮机2．24燃料电池⋯1325储能系统⋯1623微电网电能质量分析⋯⋯⋯⋯172．31电压闪变与频率偏差172．32电压波动⋯2．33谐波一1924本章小结第三章微电网谐波抑制技术研究2231并网逆变器虚拟同步电机控制22311L

2、CL并网逆变器⋯22312虚拟同步发电机控制2632基于谐波检测的HAPF直接功率控制⋯28321混台电力有源滤波器(HAPF)⋯293．22瞬时无功理论与谐波检测31323基于p咽谐波检测的电力有源滤波器DPC控制3333基于无谐波检测的HAPF直接功率控制⋯37■mⅣ31直接功率控制的功率等效关系373．32基于无谐波检测的电力有源滤波器DPC控制383．4本章小结第四章仿真与分析4241微电网仿真系统的建立⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4342并网逆变器谐波抑制仿真分析43微电网谐波综合治理仿真分析4．4本章小结第五章

3、结论与展望51结论44474950．505．2展望⋯．．⋯⋯⋯⋯50参考文献致谢攻读学位期问主要的研究成果56硕士学位论文第一章绪论l1研究背景及意义第一章绪论电能是一种方便清洁的二次能源．在促进科技发展、推动社会进步和提高人们生活水平中发挥着不可替代的作用⋯。随着经济的发展t社会对电能的需求不断增加，同时．用户对电能质量的要求也越来越高。上个世纪八十年代末以来，新能源及新型电力负荷迅速发展，特别是分布式发电技术的发展与微电网概念的提出I2-；I，推动电力工业由传统的集中供电模式向集中与分散相结合的模式发展。电力系统

4、容量变的更大、结构更加复杂，影响供电安全性与可靠性的因素不断增加．电网中导致电能质量问题的诱因也增多。微电网中大量使用电力电子装置作为接El，相比于传统的同步发电机，其分布式电源惯性很小或无惯性；同时．由于并网逆变装置响应速度快且输出阻抗小，导致微电源过负载能力低而产生电压波动等，使得微电网更加容易产生电能质量问题。谐波作为电能质量问题的重要内容，严重影响了电力系统的安全、稳定与经济运行，71起了人们的重视[a41。谐波的来源主要有变流装置、变压器、电弧炉和电弧焊设备、电力机车以及家用电器等。谐波会增加电力系统技、输

5、、配电等环节的附加损耗，影响电气设备的正常工作，降低其效率及使用寿命；并对电力系统中主要电气元件产生严重危害，影响继电保护和电气测量仪表正常工作。微电网中，大量使用的电力电子设备对谐波更加敏感，整流逆变装置可能会因谐波问题而工作不稳定，甚至损坏：谐波还可能引起微电网直流侧电容器局部放电．加速电容器介质老化．缩短使用寿命．可能存在的谐振问题还能导致电容器因过电压或过负荷而损坏。目前世界各国非常重视谐波的检测与抑制问题，谐波检测与抑制技术的研究方兴未艾，谐波是电能质量研究中的热点问题。微电网谐波又分为微电源谐波和微电网系

6、统谐波。微电源谐波抑制通常采用加设输出滤波器的方法，LCL型并网逆变器是目前的一个研究热点”】；微电网系统谐波来源复杂、含量较大。除了微电源产生的谐波外，还有源于其它非线性负荷以及大电网的谐波，治理难度较大，一般需配备电能质量控制装备进行综合治理。随着电力电子技术的发展，电力有源滤波器(ActivePowerFiller,APF)以其滤波特性好、体积小、应用灵活等优点，已经成为电力系统谐波抑制的研究热点和发展方向川。电力有源滤波器的控制一般需要谐波检测环节，以获取负载电流中的谐波及无功电流。谐波电流检铡精度影响APF

7、的电流补偿硕士学位论文第一章绪论效果。近年来，无谐波检测控制技术因为具有不需要检测和计算负载中谐波及无功电流等优点，引起了人们的关注【lo”】。微电网中，光伏与风力发电的间歇性出力易造成电压波动与闪变，并网逆变器容易产生谐波和三相电流不平衡等问题，制约着可再生能源的经济高效利用．影响了微电网安全稳定运行。因此，分析微电网电能质量问题，研究微电网谐波抑制技术，对确保微电网安全、经济、高效的运行，促进微电网的发展与广泛应用，提高局部供电可靠性与供电质量都具有重要的意义。12国内外研究现状l21微电网研究现状近年来，微电网

8、技术发展迅速，欧、美、日等国学者与机构在这一领域进行了大量的研究工作””。美国电力可靠性拄术解决方案协会(CERTS)对微电网的初步研究理论成果已经在微电网实验室平台上得到了成功验证，其研究已经从仿真分析、实验研究阶段进入了现场示范阶段。美国通用电气公司与电力管理部门联合资助了“通用电气全球研究(GEGIobalResearch)”项目，其目标