采用APF和SVC改善微網電能質量

圖4　空間矢量脈沖寬度調制SVPWM

圖中各個子系統作用依次是：“N1”判斷電壓參考向量在六邊形(針對三相三線制線路)的哪個扇區;“XYZ”選定開關向量;“Subsystem”計算各個開關向量的作用時間;“Subsystem1”選定開關向量的作用順序;“produce PWM”發出觸發脈沖。

2 SVC的工作原理

SVC裝置一般并聯于電路中，可以快速連續的調節無功功率來維持線路電壓水平恒定，具有性價比高、技術成熟和可靠性高等優良性能[13]。

SVC的構成形式很多，但基本元件是晶閘管控制的電抗器TCR(thyristor controlle dreactor)和晶閘管投切的電容器TSC(thyristor switched capacitor)。圖5為SVC基本構成，濾波器的引入是為了消除系統產生的諧波。

圖五 SVC基本構成

晶閘管控制電抗器(TCR型)是根據母線上無功功率的變化，控制晶閘管的觸發角a調節電抗器的感性無功。晶閘管投切電容器(TSC型)是根據負荷感性無功功率的變化，通過反并聯晶閘管來投入或切除電容器。SVC將TCR和TSC共同配合，克服了之前單靠電容器投切的進行無功補償的不連續性，利用晶閘管作為固態開關來控制接入系統的電抗器和電容器的容量，使所需無功功率作隨機調整，從而維持系統或負荷側電壓的穩定。

3 實驗算例

在天津大學智能電網教育部重點實驗室的微網實驗室做實驗結果如下。

(1)構建的孤立運行模式下的微網系統，具體參數如表1所示。

表一 孤島模式下微網參數

在負荷無功需求為Q=100var時，故障錄波儀所得系統電壓(a相)和電流(a相)波形如圖6所示。由圖可知，系統電壓基本滿足要求，但電流畸變度達7.25%。

圖六 微網獨立運行時系統電壓電流模型

將電能質量改善系統添加到微網后，所得系統電壓(a相)和電流(a相)波形，如圖7所示。由圖可知系統的電流畸變度降至1.55%，電流電能質量得到提高。

圖7　聯合系統應用于微網后系統電壓電流波形

由圖6和圖7可以明顯看出將電能質量改善系統應用于孤島模式下的微網后，系統電壓可穩定在一定的范圍內，系統電流畸變程度大大降低，微網整體電能質量有較大的提高。

(2)微網在并網運行時，由于大電網的影響，所組成系統的電流畸變度達2.5%，加上本文所提其電能質量改善系統后，電流畸變度降至1.21%。

4 結語

本文微網(運行于孤島模式)進行電能質量研究，在綜合考慮電能質量改善的效果和經濟性后，采用APF接在分布式電源側快速實時實現諧波濾除功能。實驗結果表明，加入電能質量改善系統的微網系統電壓保持穩定，電流畸變大大降低，微網電能質量有了明顯提高，從而驗證了電能質量改善系統的有效性。

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