主动配电网建模及谐波特性研究

随着分布式电源(Distributed Generation, DG)越来越多的接入配电网,传统单向潮流的被动配电网正逐步演变成双向潮流的集成分布式发电装置的主动配电网(Active Distribution Network, ADN)。分布式电源的引入不可避免的带来一系列电能质量方面的问题,由于分布式电源并网时常需经过电力电子变换装置将能量转换为正弦交流电,而一般电力电子装置采用PWM控制,它们的开关过程势必会给电网带来谐波问题,而现有的滤波装置并不能将谐波完全滤除。因此研究主动配电网的谐波特性对电网谐波的分析和治理具有重要意义。本文的课题主要是建立主动配电网的模型,并在此基础上研究主动配电网的谐波特性。 首先,介绍了主动配电网的发展以及谐波特性的国内外研究现状,概述了主动配电网的谐波问题,包括谐波的传播、谐波的放大及谐波的危害等,同时基于电力系统谐波理论,阐述了国内外电力系统的谐波评估标准。 其次,建立了主动配电网各组成部分的拓扑结构及数学模型,主要包括分布式电源模型,变压器模型,输电线路模型和负荷模型,其中重点针对分布式电源建立了Detail模型、Average模型和等效谐波模型,以便在研究不同的谐波问题时使用不同的模型。通过MATLAB/Simulink仿真验证了几种DG模型的正确性。基于Detail模型,对由SVPWM调制的DG谐波特性进行了仿真研究。 接着,通过建立等效电路,在理想电网条件下,理论上分析了DG在不同接入点和不同接入数量情况下主动配电网的谐波传播和叠加特点。根据高次谐波和低次谐波建模的特殊性,分别对比等效模型与Detail模型接入电网的仿真结果,验证了等效模型的合理性和有效性,理论与仿真结合得出了一致结论。初步研究了离网运行条件下的电压谐波分布特点。在非理想电网条件下,研究了电网固有的低次谐波对DG输出电流谐波的影响；实例与仿真结合研究了多台并联DG运行在接入点产生的谐波电压叠加情况；证实了采用LC滤波的DG接入配电网可能产生的谐波谐振问题,基于此,本文给出了几种避免谐振的措施。 最后,对本文的工作做了总结,并展望了主动配电网谐波分析和研究方向。