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【热点专题论文】北京交通大学荆龙等:如何通过MMC应对三相负荷不平衡造成的交直流配电网电能质量问题

电网技术2019-06-10 21:15:53


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用于交直流配电网的模块化多电平换流器分序补偿控制策略/张怀天,荆龙,吴学智,王小星,王帅

《电网技术》2018年第1期:254-261


研究背景

交直流配电网可实现对多个分布式接入的可再生输出单元的合理整合,提高了电网的可靠性,可以同时向交、直流负荷供电,提高了配电的灵活性。由于同时含有交、直流电源,交直流配电网中需要接口变换器控制交、直流母线之间电能的交换。接口变换器的有效控制直接影响着交直流配电网的稳定运行和交、直流功率的协调分配。


解决的问题

交直流配电网中交流侧经常会出现三相负荷不平衡的工况,产生负序、零序电流,引起功率脉动。脉动的功率如果由交流侧连接的电网提供,则会影响交流侧电能质量;假如让交直流接口变换器提供负序、零序电流,则功率波动会耦合到直流配电网侧,引起直流电压的脉动,对直流负荷造成影响。因此传统的两电平接口变换器无法同时保证此种工况下交直流两侧的电能质量。


重点内容及创新点

1)采用MMC作为接口变换器,提出一种分序补偿控制策略,该策略基于降阶谐振调节器,分离出三相负荷不平衡造成的负、零序电流,通过控制MMC由直流侧对其进行补偿,使电网只需提供正序电流,提高了交流侧电能质量。

2)通过环流控制,使不平衡功率在MMC桥臂之间分配,利用子模块储能特性来吸收,从而保证不平衡功率不会进一步向直流侧传递,改善系统直流侧电能质量。


结论

MMC可以针对三相负荷不平衡对系统造成的负序、零序电流进行补偿,动态响应速度良好,经过MMC的分序补偿,电网输出的负序、零序电流得到抑制,有助于提高系统电能质量。通过对桥臂电流中零序分量的抑制,可使直流侧电能质量不受影响,同时保证了交流侧和直流侧的电能质量。


后续研究方向

负荷不平衡条件下MMC子模块电容电压波动和环流成分的详细分析将在后续展开。


参文格式

张怀天,荆龙,吴学智,等用于交直流配电网的模块化多电平换流器分序补偿控制策略[J]电网技术,2018,42(1):254-261

Zhang Huaitian, Jing Long, Wu Xuezhi, et al. Sequence decomposition and compensation control strategy of MMC for AC and DC distribution network [J].Power System Technology,2018,42(1):254-261.


相关文献

李金科,金新民,吴学智,等.无冗余模块的故障环流分析及抑制策略研究[J].电网技术,2016,40(1):32-39.


王帅,荆龙,吴学智,等.基于直流环流注入的MMC 储能系统相间功率均衡控制策略[J].电网技术,2017,41(9):2862-2869.

作者介绍

张怀天(1994),女,硕士研究生,研究方向为新能源发电与交直流配电网等,E-mail:16121573@bjtu.edu.cn。

荆龙(1977),男,副教授,博士生导师,一直从事电力电子、新能源发电等方面的教学和科研工作。作为项目负责人,承担了国家能源局项目《基于分层储能的主动配电网关键装备研制》,此外作为主要研发人员,参与了多项863、国家科技支撑计划等重大项目的研究。近年来发表论文30余篇。在电力电子与电传动、新能源发电等技术领域,取得一系列成果,部分成果在实际示范工程中得以应用,E-mail:ljing@bjtu.edu.cn。

吴学智(1975),男,副教授,博士生导师,研究方向为新能源并网技术、微网系统以及大功率电机控制技术等,E-mail:xzhwu@bjtu.edu.cn。

团队介绍

国家能源主动配电网技术研发中心成立于2013年。课题研究团队现有教授9人,副教授10人;海外专家2人,其中“千人计划”专家1人,国家外专局高端外国专家1人。课题研究团队在电力电子装置设计开发、风能和光伏电能变换技术、储能及动力电池应用技术、主动配电网控制技术等相关领域已有多年的研究经验,并取得了多项成果。


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