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面向智能电网的电能质量分析与控制技术综述

2016-02-18 00:34
科技那回事
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  随着太阳能、风能、生物质能等新能源以分布式发电、微电网、中小型电站(含储能电站、电动汽车充电站)等形式大量接入配电网,使得新形势下的智能电网面临诸多新问题。图1描述了智能电网架构下的电能质量控制结构,其主要由分布式发电、输配电网络、用电负荷、电能质量补偿器等构成。一方面,作为新能源接入的核心动力,电力电子变换装备的大量接入,使得输配电网的电能质量呈现新特征、新问题,亟待解决;另一方面,用电侧负荷的多样性、非线性、冲击性等日益加剧,电能高效利用迫在眉睫,这些新问题给电能质量控制技术带来了机遇与挑战。作为智能电网的核心,微电网是耦合了多种能源的非线性复杂系统,其内部的分布式电源具有间歇性、复杂性、多样性、不稳定性等特点,其电能质量呈现的新问题与新特征日益突出。因此,为保证微电网接入情况下配电网的安全稳定运行,亟需研究和解决的关键问题之一就是电能质量问题。

图1 智能电网构架下的电能质量控制结构图

  1、电能质量补偿器的分类

  电能质量补偿控制技术可分为主动控制技术和被动治理技术。图2针对不同的电能质量问题,对相应的补偿装置进行分类介绍。被动治理技术是通过并接或串接额外的电力电子补偿器来抑制或治理诸如谐波、无功、三相不平衡等电能质量问题,补偿装置主要包括无源电力滤波器(PPF)、有源电力滤波器(APF)、混合型有源电力滤波器(HAPF)、无功补偿器、动态电压恢复器(DVR)、电能质量综合调节器(UPQC)等。其中,基于模块化多电平变换器(MMC)的电能质量补偿器因其低压模块化串级结构,正成为中高压电能质量治理技术的研究热点与未来趋势。而主动控制技术是用电设备或分布式电源通过改变自身的输入或输出阻抗特性来兼顾电能质量治理功能。电能质量主动控制技术不仅可提升电能利用率,还能在无需增加额外的补偿器的情况下,改善系统整体的电能质量。

图2 电能质量补偿控制器的分类图

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