微电网与配电网间串联补偿变压器直流偏磁抑制策略

作     者：王子昂 

作者单位：太原理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：孟润泉;王金浩

授予年度：2020年

学科分类：080801[工学-电机与电器] 0808[工学-电气工程] 080802[工学-电力系统及其自动化] 08[工学] 

主      题：混合微电网 串联环节 串联补偿变压器 直流偏磁 联合仿真 

摘      要：本文研究课题来源于国家自然科学基金项目“交直流混合微电网中串联补偿环节与母线接口功率变换器的协调控制研究（U1610121）。随着新能源分布式发电技术的飞速发展,交直流混合微电网已逐渐成为电气工程研究领域内一个新的研究热点。由于配电网运行状态极易对处于并网运行状态的交直流混合微电网产生影响,故通过在交直流混合微电网与配电网间增加串联环节的方法来改善这一现状,从而使处于并网运行状态的交直流混合微电网在配电网出现故障时能够保持穿越能力并改善电能质量。在配电网故障的开始阶段,串联环节中的串联补偿变压器极易产生直流偏磁现象,影响电能质量。一般通过将串联补偿变压器铁芯设计为两倍额定值的方法来解决这一问题,但这会使得串联补偿变压器的体积和成本均大幅提高。为保证串联环节在交直流混合微电网与配电网间可靠、稳定、安全运行,减少串联补偿变压器的体积和成本,对串联补偿变压器直流偏磁的抑制十分必要。全文具体研究内容如下:（1）分别介绍了串联环节的基本结构和运行原理。首先分别对典型交直流混合微电网和含串联环节的交直流混合微电网的结构特点做出介绍,并对所提串联环节的具体拓扑结构做出详细分析。然后对工作于电压补偿模式下的串联环节的基本原理做出分析。最后分别在abc三相静止坐标系和dq两相旋转坐标系下建立了串联环节的数学模型。（2）介绍了串联环节的三种电压补偿控制方法。首先对比介绍了目前常用的四种电压变化检测方法,并对基于瞬时无功功率理论的瞬时电压dq检测法进行了详细推导。然后分析了电压补偿前馈控制方法、反馈控制方法和复合控制方法。最后在Matlab/Simulink仿真环境和d SPACE实验平台上,采用上述复合控制方法实现了串联环节电压补偿的功能。（3）提出了一种适用于交直流混合微电网中串联补偿变压器的直流偏磁抑制策略。首先分析了串联补偿变压器产生直流偏磁的原因。然后结合前述电压补偿复合控制方法,提出了一种通过控制串联环节输出补偿电压首半周期幅值的直流偏磁抑制策略。最后在Simplorer/Matlab/Maxwell仿真环境和d SPACE实验平台上,实现了对串联补偿变压器直流偏磁抑制的功能,提高了串联环节的供电质量和该系统的经济性。