微电网逆变电源控制技术的研究.ppt

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微电网逆变电源控制技术的研究微电网逆变电源控制技术的研究张洋赵宪顺周达绪论绪论随着国家经济的快速发展和人民生活质量的不断提随着国家经济的快速发展和人民生活质量的不断提高，社会的用电需求越来越大，对电能质量和供电可靠高，社会的用电需求越来越大，对电能质量和供电可靠性的要求也越来越高。

传统大电网难以满足用户多样性性的要求也越来越高。

传统大电网难以满足用户多样性的要求，特别对于地处偏远、人口分布稀疏的地区的供的要求，特别对于地处偏远、人口分布稀疏的地区的供电成本过高，导致大电网存在着一定的空白和不足；而电成本过高，导致大电网存在着一定的空白和不足；而化石能源的日益减少以及给环境带来的污染，违背了可化石能源的日益减少以及给环境带来的污染，违背了可持续发展的思想，严重制约了社会的进步和发展。

相对持续发展的思想，严重制约了社会的进步和发展。

相对于传统能源，新能源普遍具有污染少、储量大的特点，于传统能源，新能源普遍具有污染少、储量大的特点，对于解决当今世界严重的环境污染问题和资源（特别是对于解决当今世界严重的环境污染问题和资源（特别是化石能源）枯竭问题具有重要意义。

同时，由于很多新化石能源）枯竭问题具有重要意义。

同时，由于很多新能源分布均匀，对于解决由能源引发的国际能源之争的能源分布均匀，对于解决由能源引发的国际能源之争的问题也有着重要意义。

因此如何拓展利用新能源，摆脱问题也有着重要意义。

因此如何拓展利用新能源，摆脱能源危机对社会发展阻碍，成为各国关注的焦点。

能源危机对社会发展阻碍，成为各国关注的焦点。

可再生能源发电系统可再生能源发电系统传统发电模式大量地消耗以煤为主的化石能源，对生态环境造传统发电模式大量地消耗以煤为主的化石能源，对生态环境造成严重的污染和破坏，这些问题使得研究利用清洁能源和可再生能成严重的污染和破坏，这些问题使得研究利用清洁能源和可再生能源发电成为迫在眉睫的课题。

和传统化石能源相比，可再生能源具源发电成为迫在眉睫的课题。

和传统化石能源相比，可再生能源具有清洁、对环境污染小、可循环使用、取用方便的特点。

目前可再有清洁、对环境污染小、可循环使用、取用方便的特点。

目前可再生能源的种类主要有：

风能、太阳能、潮汐能、地热、燃料电池等，生能源的种类主要有：

风能、太阳能、潮汐能、地热、燃料电池等，其中主要的能源为风能和太阳能，这两种能源是大自然中最为常见其中主要的能源为风能和太阳能，这两种能源是大自然中最为常见的能源形式，捕获方便，而且取之不尽用之不竭，是传统化石能源的能源形式，捕获方便，而且取之不尽用之不竭，是传统化石能源的理想替代者。

能源的日益匮乏，社会的快速进，使得用户对供电的理想替代者。

能源的日益匮乏，社会的快速进，使得用户对供电质量和供电可靠性的要求越来越高，随着电力需求的迅猛发展，电质量和供电可靠性的要求越来越高，随着电力需求的迅猛发展，电力部门大多把投资集中在火力、水力、核电等大型集中电源和超高力部门大多把投资集中在火力、水力、核电等大型集中电源和超高压远距离输电网的建设上，但是随着电网规模的日益扩大，超大规压远距离输电网的建设上，但是随着电网规模的日益扩大，超大规模的电力系统的弊端日渐显现，成本高，运行难度大。

在这样的社模的电力系统的弊端日渐显现，成本高，运行难度大。

在这样的社会背景下，基于新能源的分布式发电系统（会背景下，基于新能源的分布式发电系统（DistributedGeneration-DistributedGeneration-DGDG）应运而生。

）应运而生。

分布式发电系统分布式发电系统分布式发电通常是指发电功率在几千瓦至数百兆瓦（也有的建议限制在分布式发电通常是指发电功率在几千瓦至数百兆瓦（也有的建议限制在30305050兆瓦以下）的小型模块化、分散式、布置在用户附近的高效、可靠的发电单元。

主兆瓦以下）的小型模块化、分散式、布置在用户附近的高效、可靠的发电单元。

主要包括：

以液体或气体为燃料的内燃机、微型燃气轮机、太阳能发电、风力发电、要包括：

以液体或气体为燃料的内燃机、微型燃气轮机、太阳能发电、风力发电、生物质能发电等，这些电源由电力部门、电力用户或第三方所有，用以满足电力系生物质能发电等，这些电源由电力部门、电力用户或第三方所有，用以满足电力系统和用户的特定的要求，如调峰、调压，为边远用户或商业区和居民区供电，节省统和用户的特定的要求，如调峰、调压，为边远用户或商业区和居民区供电，节省输变电投资、提高供电可靠性等等。

分布式能发电的优势在于可以充分开发利用各输变电投资、提高供电可靠性等等。

分布式能发电的优势在于可以充分开发利用各种可用的分散存在的能源，包括本地可方便获取的化石类燃料和可再生能源，并提种可用的分散存在的能源，包括本地可方便获取的化石类燃料和可再生能源，并提高能源的利用效率。

高能源的利用效率。

分布式发电系统中各发电装置分散独立，相互不干扰，因此可以避免大规模的分布式发电系统中各发电装置分散独立，相互不干扰，因此可以避免大规模的供电故障，有着比较高的安全可靠性。

同时分布式发电系统可以根据当地的能源分供电故障，有着比较高的安全可靠性。

同时分布式发电系统可以根据当地的能源分布特色就地取材，充分利用清洁能源，减少环境和燃料运输的压力。

分布式发电由布特色就地取材，充分利用清洁能源，减少环境和燃料运输的压力。

分布式发电由于其独特的位置灵活性，极大的适应了分散电力需求和资源分布，得到了大力的发于其独特的位置灵活性，极大的适应了分散电力需求和资源分布，得到了大力的发展，特别是在农村、山区、牧场等地区，大大减少了发电成本，满足了用户机动性展，特别是在农村、山区、牧场等地区，大大减少了发电成本，满足了用户机动性的需求，加大了能源的循环利用；而且该系统的输配电损耗很低，无需建配电站，的需求，加大了能源的循环利用；而且该系统的输配电损耗很低，无需建配电站，降低了输配电成本。

同时它与大电网互为备用，改善了供电可靠性。

降低了输配电成本。

同时它与大电网互为备用，改善了供电可靠性。

微电网微电网虽然分布式发电有很多优点，但是由于分布式发电系统传统的虽然分布式发电有很多优点，但是由于分布式发电系统传统的单机接入成本高，不易控制，最重要的是对于大电网来说它是一个单机接入成本高，不易控制，最重要的是对于大电网来说它是一个不可控源。

因此当分布式发电系统与大电网并网运行时，一旦分布不可控源。

因此当分布式发电系统与大电网并网运行时，一旦分布式系统不稳定或者输出电能质量偏离标准范围，即会引起大电网电式系统不稳定或者输出电能质量偏离标准范围，即会引起大电网电压和频率的波动，严重者甚至会导致大电网的瘫痪，给电网的安全，压和频率的波动，严重者甚至会导致大电网的瘫痪，给电网的安全，稳定的运行带来了隐患稳定的运行带来了隐患44。

为了解决分布式发电系统与大电网之。

为了解决分布式发电系统与大电网之间的矛盾，充分挖掘分布式能源对电网和能源环境所带来的价值，间的矛盾，充分挖掘分布式能源对电网和能源环境所带来的价值，美国电力安全技术解决委员会（美国电力安全技术解决委员会（CERTSCERTS）最先提出）最先提出“微电网微电网（MicrogridMicrogrid）”的概念。

的概念。

微电网是由负荷和多个电源组成的单一可控的集合系统，它分微电网是由负荷和多个电源组成的单一可控的集合系统，它分为并网和孤岛两种运行方式。

对于大电网来说，微电网最大的优点为并网和孤岛两种运行方式。

对于大电网来说，微电网最大的优点就在于它的可控性，能够根据需要在并网与孤岛两种状态之间平滑就在于它的可控性，能够根据需要在并网与孤岛两种状态之间平滑的切换的切换,从而保证了大电网的安全、稳定运行，避免了分布式发电从而保证了大电网的安全、稳定运行，避免了分布式发电系统的不足。

系统的不足。

适用于微电网的逆变电源控制方法适用于微电网的逆变电源控制方法逆变电源作为微电网和大电网之间的接口装逆变电源作为微电网和大电网之间的接口装置，是实现微电源组网以及微电网与大电网并网置，是实现微电源组网以及微电网与大电网并网的关键。

要求逆变电源在满足微电网负载功率的的关键。

要求逆变电源在满足微电网负载功率的情况下，还必须保证其输出电压符合大电网的并情况下，还必须保证其输出电压符合大电网的并网要求，并且当微电网处于孤岛状态下，逆变电网要求，并且当微电网处于孤岛状态下，逆变电源还必须能够及时调整输出，保障供电可靠性以源还必须能够及时调整输出，保障供电可靠性以及电能质量。

传统的分布式逆变电源控制方法在及电能质量。

传统的分布式逆变电源控制方法在并网状态下，还能满足运行条件，但是却不能对并网状态下，还能满足运行条件，但是却不能对电网故障或者负载变化导致的孤岛状态进行及时电网故障或者负载变化导致的孤岛状态进行及时的调整。

因此有必要对微电网中的逆变电源的控的调整。

因此有必要对微电网中的逆变电源的控制策略进行重新设计，以满足不同状态下微电网制策略进行重新设计，以满足不同状态下微电网对逆变电源的要求。

对逆变电源的要求。

并网技术要求并网技术要求为了更大程度的发挥微电网的优势，微电网需要与大电网之间进行并为了更大程度的发挥微电网的优势，微电网需要与大电网之间进行并网运行。

在电力系统中，安全可靠是运行的第一要素，微电网要想与大电网运行。

在电力系统中，安全可靠是运行的第一要素，微电网要想与大电网并网运行，必须满足一定的技术要求，否则势必会给电网和用户的安全网并网运行，必须满足一定的技术要求，否则势必会给电网和用户的安全带来不利影响。

与电力系统中发电机投入并网一样，微电网中的逆变电源带来不利影响。

与电力系统中发电机投入并网一样，微电网中的逆变电源在投入并网之前必须满足以下几点条件：

在投入并网之前必须满足以下几点条件：

1.1.逆变电源的频率必须和系统频率相同逆变电源的频率必须和系统频率相同2.2.逆变电源的输出电压必须和系统电压相同，误差范围不得超过逆变电源的输出电压必须和系统电压相同，误差范围不得超过5%5%3.3.逆变电源的相序必须和系统相同逆变电源的相序必须和系统相同4.4.逆变电源的输出电压相位必须和系统一致逆变电源的输出电压相位必须和系统一致只有微电网的输出电压满足以上技术要求时，才可以合闸并网，才能只有微电网的输出电压满足以上技术要求时，才可以合闸并网，才能保证电网的安全运行。

保证电网的安全运行。

微电网的特点及对逆变电源的要求微电网的特点及对逆变电源的要求微电网是由负荷和微源共同组成的可控系统，能够根据负荷需微电网是由负荷和微源共同组成的可控系统，能够根据负荷需要以及外部情况，在并网与孤岛两种状态之间平滑的切换。

并网时，要以及外部情况，在并网与孤岛两种状态之间平滑的切换。

并网时，微电网和大电网共同向负荷供电，如此保证了供电质量的可靠性，微电网和大电网共同向负荷供电，如此保证了供电质量的可靠性，确保向用户提供不间断且稳定的电能；当负荷或者大电网出现故障确保向用户提供不间断且稳定的电能；当负荷或者大电网出现故障时，微电网必须能够迅速的脱离大电网独立运行，单独向区域内的时，微电网必须能够迅速的脱离大电网独立运行，单独向区域内的负荷供电。

孤岛的初期，由于功率供需的不平衡，微电网系统频率负荷供电。

孤岛的初期，由于功率供需的不平衡，微电网系统频率将下降，如不及时调整，势必给负荷带来安全隐患。

考虑到微电网将下降，如不及时调整，势必给负荷带来安全隐患。

考虑到微电网的并网和孤岛两种工作状态，微电网中的逆变电源必须满足以下特的并网和孤岛两种工作状态，微电网中的逆变电源必须满足以下特点：

当微电网处在并网状态时，逆变电源要能根据调度中心的指令，点：

当微电网处在并网状态时，逆变电源要能根据调度中心的指令，根据负荷的大小合理分配输出功率；当微电网处在孤岛状态时，要根据负荷的大小合理分配输出功率；当微电网处在孤岛状态时，要求逆变电源不仅能够满足负荷的功率需求，而且必须保证输出电压求逆变电源不仅能够满足负荷的功率需求，而且必须保证输出电压的幅值、频率达到用电标准。

基于以上因素的要求，微电网中的逆的幅值、频率达到用电标准。