关键词：电动汽车;;微电网;;谐波放大;;谐波治理;;APF;;多功能储能逆变器
摘 要：化石能源紧缺和环境污染的突出问题推动了风/光等可再生能源及电动汽车的快速发展,但分布式可再生能源发电的不可控性影响配电网的功率平衡,电动汽车充电对配电网造成谐波污染。微电网可集成分布式发电与电动汽车,构成一个自治自控系统,就近消纳分布式能源,保证电动汽车可靠供电,提高配电网的稳定性和经济性。因此,本文研究电动汽车接入微电网所产生的谐波问题,设计一种能实现功率波动与谐波同步治理的多功能储能逆变器,具有一定的理论研究与工程指导意义。首先,研究了微电网中风力、光伏、储能发电系统的特性运行原理和数学模型;引入“负阻抗”特性非线性电阻搭建电动汽车充电机(站)的结构模型;以山西忻州实际采集风/光数据为算例,利用PSCAD/EMTDC软件搭建整个微电网模型。模拟风力、光伏等分布式电源的输出,及单台、多台电动汽车充电时负载电压电流的变化,进行谐波仿真分析。其次,分析归纳了无源滤波器和有源滤波器的补偿原理和设计方案。建立电力系统不同畸变状态下的数学模型,研究了五种谐波检测方案,即基于瞬时无功功率理论下p-q和i_p-i _q两种算法、以及FBD算法、改进型FBD算法、CPT算法。通过数学理论分析,从谐波电流分解和检测精度两方面比较,得出基于CPT算法谐波检测方案在电流畸变严重时更加有效。利用PSCAD/EMTDC软件搭建多台电动汽车的充电模型模拟非线性负载,仿真对比各种算法的检测结果,验证结论的正确性。再次,重点分析了并联有源滤波器(Active power filter,APF)参与电动汽车充电补偿系统的谐波电流放大效应。建立补偿系统的等效电路,通过电路理论分析,得出并联有源滤波器分别采用检测系统电流控制和检测负载电流控制的谐波电流放大效应关系式,对比两种控制方式下的补偿效果,提出了谐波电流放大效应的抑制措施。利用PSCAD/EMTDC进行算例仿真,验证所提方法的有效性。最后,依据APF拓扑相似性,设计出一种基于CPT检测理论的多功能储能逆变器,分析了逆变器谐波/功率同步治理原理,确定了储能的额定容量。通过对电流内环重复控制的研究,提出一种基于前馈重复控制的改进PQ控制策略。采用PSCAD/EMTDC仿真软件验证多功能储能逆变器及其控制策略的有效性。
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