孤岛运行的微电网系统三相不平衡分析与控制

摘要

电力系统三相平衡是电能质量的重要指标之一，维持三相平衡就是要解决三相不平衡问题，而三相不平衡问题本是一个十分陈旧的问题，但微电网的出现使这一问题变得更加突出和多样化。所谓的三相不平衡，其由诸多因素所致，如设计不周、参数不对称、用户大量使用大功率单相负载等。电力系统一旦出现三相不平衡，将导致这一区域内的相关电气设备进入不良工作状态，如旋转电机附加发热与振动、电网线损增大、设备效率降低等，严重时甚至导致设备烧毁。庞大的电力系统固然会受到三相不平衡的影响，相对较小的微电网更是不堪重负，或可能引起灭顶之灾，更何况微电网中单相负荷往往占有更高的比例。　　为了控制并改善三相不平衡状态，本文采用多种方式相结合，并运用现代优化技术理论加以分析、认证，结合仿真数据，使整个系统有机的统一成一个时时维持相对平衡的系统。本文为了更好的解决微电网中三相不平衡问题，并针对微电网与传统电网的不同之处，提出了解决这一问题的多级策略，通过三种不同原理、不同技术手段，更加完美且更具实效性地维持系统平衡。　　首先，本文对微电网中三相不平衡的危害和不平衡度的计算方法作简要介绍，并结合就地补偿原理，以单支系统作为参考模型，论述各种情况下平衡的恢复状况。并以逆变器的控制作为三相电网初步解决不平衡问题的一个举措。　　接着，分别给出基于对称分量法和瞬时功率法的理论分析与仿真。根据特定模型，计算出三相补偿情况，利用分布式网络补偿原理，结合PWM控制脉冲，对补偿网络加以控制，最终达到较好的补偿效果。　　最后，本文提出利用微电网所具有的独特单相电源的性质，在不平衡产生的最初始阶段采用单相电源形式投入系统，以维持参数平衡，但如此则会引起沿线变压器的不平衡，并加以论述特定情况下微电网最末级采用单相变压器的好处。本文通过Matlab/Simulink软件进行仿真分析，以寻求最佳平衡点。　　结论：通过以上多级控制策略，可以较好的解决微电网中实时的三相不平衡问题，并对三相极端不平衡状态有良好的应对能力。满足现代电力系统对供电可靠性与供电质量的要求。

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