微电网系统

微电网系统目录1.微电网系统概述....................................................................................................................................................................................................................................21.1微电网系统..................................................................................................................................................................................................................................21.1.1光伏并网逆变器................................................................................................................................................................................................................21.1.2PCS.....................................................................................................................................................................................................................................41.1.3微电网系统中各分布式电源的容量配置原则................................................................................................................................................................61.1.4微电网系统中的控制策略................................................................................................................................................................................................71.2仿真建模......................................................................................................................................................................................................................................81.2.1模型介绍............................................................................................................................................................................................................................81.2.2仿真结果.........................................................................................................................................................................................................................102.微电网系统实际应用探讨...................................................................................................................................................................................................................113.1微电网特点................................................................................................................................................................................................................................113.2微电网与独立光伏电源系统的区别.........................................................................................................................................................................................123.3微电网系统的应用区域选择原则.............................................................................................................................................................................................121.微电网系统概述1.1微电网系统微电网系统是一种新型网络结构，是由分布式电源、负载、储能系统和控制装置构成的系统单元。微电网系统是一个能够实现自我控制、保护和管理的自治系统，既可以与外部电网并网运行，也可以孤立运行。微电网系统是相对传统大电网系统的一个概念，是指多个分布式电源及其相关负载按照一定的拓扑结构组成的网络，并通过开关连接至常规大电网。微电网系统中的核心装备即分布式电源以及储能系统，包括光伏并网逆变器、风力并网逆变器、柴油机、PCS以及BMS等。1.1.1光伏并网逆变器①光伏并网逆变器的发展概况光伏并网逆变器的发展源来已久，如今已经发展的十分成熟，其作用在于将PV组件产生的直流电转换为与电网同频同相的交流电，在传统的光伏发电系统有着广泛的应用。近年来，随着微电网系统的快速发展，并网逆变器又被赋予了一种新的定义：分布式光伏电源。它可以作为微电网系统的主电源，成为整个微网系统最核心的技术之一，又由于其电源性质的特殊性（电流源），它又可作为微网系统的补充电源。②光伏并网逆变器的类型划分并网逆变器的拓扑结构纷繁复杂，一般分为半桥、全桥、两电平、多电平，以及单级式、双级式等类型，按照控制方式亦可分为SPWM控制型、SVPWM控制型、CSPWM控制型等，按照电气隔离类型又可分为隔离型与非隔离型。③三相光伏并网逆变器运行原理介绍diabciiidqiiqieaebec1PI2PILL1dcU2dcUsTSVPWMdquuuuPVpvi1dcu2dcupvupviMPPT*pvuaibicideabceeedqeeqeaebeceaebeceduquPLLuude*qi*0dididiqiqiqe3PI图1三相并网逆变器控制框图图1所示为单级式非隔离三相并网逆变器的主电路拓扑及控制算法，本文所搭建的三相三电平并网逆变器的主电路及控制拓扑结构图如图1所示，由MPPT算法计算出最大功率点时的PV电压，然后控制系统使PV组件的电压维持在该电压处以保证系统能够输出最大功率（电压外环）。并网电流经过dq坐标变换后转变为Id与Iq分量，图1中Iq*即为有功功率轴的电流给定值，Id*即为无功功率轴的电流给定值，改变Iq*与Id*的值即可改变逆变器的输出有功功率与无功功率，而Iq*由电压外环产生，Id*由人为给定。Id与Iq经PI调节器进行闭环调节后产生ud与uq（电流内环），作为SVPWM调节的输入参数用以生成触发IGBT的脉冲信号，实现并网电流的快速跟踪，三相软件锁相环使并网电流与电网电压保持同频同相，逆变桥的输出经过交流侧L滤波器之后并至电网。三相软件锁相环的作用在于实时计算电网的当前相位，进行坐标变换以完成电流内环解耦。1.1.2PCS①PCS的定义PCS，即能源控制系统，是近来年兴起的一种的应用十分灵活、功能十分强大的新型分布式电源，也是一种储能系统。作为一种四象限运行的换流器，它既可以实现并网逆变功能，也可以实现并网整流充电功能，还可以实现离网独立逆变功能。②PCS的功能特点当蓄电池电量充足的时候，可将PCS运行于并网逆变状态，为负载提供电能；当蓄电池电量不足而大电网又未脱网的时候，可将PCS运行于并网整流充电状态，以保证蓄电池电量能够始终保持充足；当大电网已经脱网时，可将PCS运行于离网独立逆变状态，此时它作为微网系统的支撑电源，为并网逆变器提供电压支撑点。③PCS的原理介绍PCS与并网逆变器的主电路拓扑是几乎一样的。当PCS运行于并网逆变的时候，其运行原理与并网逆变器一样，但是其输入端更换为蓄电池（DC源），如图2所示，其电流外环的给定值Iq*不再由电压外环决定，而是由人为给定，其余原理与“1.1.1”完全一致，不再赘述。DCdiabciiidqiiqi1PI2PILL1dcusTSVPWMdquuuu1dcuaibicideabceeedqeeqeaebeceduquuude*qi*0dididiqiqiqePLL2dcu2dcueaebec图2PCS主电路拓扑及并网逆变运行时的控制原理图当PCS运行于并网整流时，也就是充电模式的时候，只需要将Iq*的符号变换为负值即可。当PCS运行于离网逆变时，其原理控制图如图3所示。PCS输出端的电压经由dq变换后转变为ed与eq分量，ed分量与给定值311V（每一相电压的峰值给定值）做PI闭环控制，eq与给定值0做PI闭环控制，其输出的α与β分量再经SVPWM模块输出脉冲，从而产生380V/50Hz的三相交流电压。DCPI1dcusTSVPWM1dcudeabceeedqeeqeaebeceuu*de311dePLL2dcu2dcueaebec-UVWdqPI*qe0qe-αβ图3PCS离网逆变运行时的控制原理图1.1.3微电网系统中各分布式电源的容量配置原则微电网系统中，各分布式电源的容量配置是有一定原则的，否则的话会造成电源过剩或者电源欠缺。①并网逆变器容量配置