微电网系统中谐波抑制和无功补偿研究

摘要

当代社会，电能对工农业生产、人们的日常生活起着举足轻重的作用。我国正处在国民经济迅速发展的时期，电能的可持续发展决定着社会经济的可持续发展。所以，电网的稳定安全和电能质量决定着国民经济的发展。科技的进步，社会的发展带动了大量新型电力电子设备的发展，这些设备投入电网中使用，它们虽然提高了生产率，但也带来了电能质量问题。产生的电能质量问题一方面会对用电设备造成危害，另一方面会对电网的安全和稳定运行构成了威胁。因此，为提高电能质量而进行的研究工作具有重要的理论意义和工程价值。
　　 本文以海上钻采平台为背景，来研究微电网系统中的谐波抑制和无功补偿问题。海上钻采平台的主电源为柴油发电机组，一般配置4台大容量机组(单台机组容量为1900KVA，电压为600V)。随着可再生能源技术的发展，风力发电和光伏发电作为辅助电源，也应用于海上钻采平台，构成了微电网系统的电源部分。微电网系统的主要负载有钻井用的绞车、钻井泵、顶驱等，采油用的电潜泵、空压机、吊车等，以及平台的生活设备(包括照明、空调和厨房电器等)。其中钻井设备均由大容量电动机驱动，采用交流变频调速技术来实现钻井工艺。
　　 因此文章首先主要分析了海上钻采平台电站系统中各个谐波源的谐波产生机理。分析了风电系统中风电机组产生的谐波情况，特别是针对双馈型发电机转子侧变流器注入的谐波进行了简要分析，同时对双PWM变换器的谐波进行了傅里叶分解得出正序分量和负序分量；光伏发电系统中的逆变器是其主要谐波源，并对逆变器产生的谐波进行了仿真；负载系统中的整流器和变频器在工作过程中会产生谐波，并对其进行简要分析。然后针对平台电站系统产生的谐波情况提出了治理方案，采用APF装置进行谐波抑制和滤除，APF投入结果表明该装置滤除了大部分谐波。最后采用SVG装置对系统进行无功补偿，补偿效果显著，说明了其优越性。