微电网动态谐波交互机理与控制方法研究

Compared with the traditional power system, the harmonic of the micro grid presents new characteristics. In order to provide the power with high quality and reliable, this project intends to study on dynamic harmonic control method for micro grid. Firstly, building the harmonic pollution and harmonic interaction mechanism model of micro grid with the considering of micro grid operating characteristic. Using the extended state observer to solve the influence of matrix variable of micro grid impedance. For the interaction of micro grid and grid, it reveals its essence that is the dynamic coupling of impedance matrix, using the method of decoupling controller innovatively to avoid the limitation of large calculation of traditional decoupling. Secondly, putting forward the comprehensive treatment plan of harmonic pollution and harmonic interaction based on the analysis of the harmonic interaction mechanism. Lastly, building the location model of harmonic compensation device to ensure the reliability and economy of the harmonic control scheme. Eventually formed a complete comprehensive analysis and treatment scheme micro grid harmonic.

相比于传统电力系统，微电网的谐波问题呈现出新的特点。为了保障其能够提供优质可靠的电力，本项目拟对微电网进行高效谐波动态控制方法的研究。首先，在考虑微电网实际运行特性下，建立微电网的谐波污染与谐波交互机理模型。采用扩展状态观测器解决了微电网阻抗矩阵时变的影响。对于微电网与大电网的交互，揭示了其本质是阻抗矩阵的动态耦合，创新性地采用控制器解耦的方法，避免了传统解耦不彻底且计算量大的局限。其次，在谐波交互机理分析的基础上，提出了谐波污染与谐波交互的综合治理方案。最后，建立了谐波补偿装置的选址定容模型，保证谐波治理方案的可靠性与经济性。最终形成了完整的微电网谐波综合分析与治理方案。

大力发展新能源是提升国家能源安全、缓解供需紧张、改善城市大气环境、提升社会生态文明的必然选择，而微电网作为支撑新能源应用的关键技术更是得到长期、稳定的发展。另外，我国人口经济与资源分布也极度不匹配，若采用集中发电、集中输电的传统模式，就需要克服的就是分布式发电系统在谐波污染上对电网的不利影响，以及微网在并网运行情况下大电网的背景谐波对微电网运行的影响。为了保障其能够提供优质可靠的电力，本项目拟对微电网进行高效谐波动态控制方法的研究。首先，在考虑微电网实际运行特性下，建立微电网的谐波污染与谐波交互机理模型，掌握微电网谐波治理过程中的关键技术。其次，微电网谐波是基于阻抗矩阵稳定的情况下进行研究的，由于阻抗矩阵包括时变矩阵和时不变矩阵，对于时不变矩阵可以通过建模求得，但通过建模求时变矩阵是行不通的，我们将这个时变的部分当作系统的一个扰动状态，进而采用扩展状态观测器对这个扰动进行估计，来解决微电网实际运行中阻抗矩阵时变的影响，对于谐波治理装置的运行性能和谐波跟踪控制性能都能达到更高的要求。对于微电网与大电网的交互，揭示了其本质是阻抗矩阵的动态耦合，而阻抗分析的局限在于逆变器参与下呈现出参数变化的动态耦合找不到完整的解耦方法，本项目创新性地采用了具有快速性与鲁棒性俱佳的控制器解耦的方法，避免了传统解耦不彻底且计算量大的局限。其次，在谐波交互机理分析的基础上，提出了谐波污染与谐波交互的综合治理方案，一是研究基于微电网并网逆变器的谐波补偿及微源间谐波交互抑制的控制策略，二是对于已建成的微电网，研究基于实际运行环境的谐波治理装置以及谐波交互抑制装置。最后，根据谐波补偿装置的定容方法与选址策略，分析影响补偿装置容量和选址的各种因素，结合微电网的特点，建立微电网的谐波补偿装置定容选址模型，保证谐波治理方案的可靠性与经济性。最终形成了完整的微电网谐波综合分析与治理方案。