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外 文 翻 译外 文 翻 译 专 业： 电气工程及其自动化 班 级： 电气1004 姓 名： 王克滨 学 号： 201009330 指导教师： 李亚宁 用分布式发电接口转换器补偿微型电网谐波的一种新型的控制策略 M. Savaghebi and A. Jalilian 伊朗科学技术大学，电气工程系，电力系统自动运行卓越中心 摘要 在近几年，分布式发电引起了极大的关注，是因为新一代科技和先进的电力电子学的发展。微型电网已经是一个成功的例子，通过集成各种各样的发电能源和依靠电力电子转换器的现有配电系统。另一方面，由于电力电子装置的迅速渗透，许多微型电网的的负载本质上是非线性的，并且产生的谐波污染需要被处理。在这篇文章中，为了谐波补偿在微型电网中基于分布式发电接口转换器的合理控制的一种新方法被推荐。这种方法利用了有功功率电压的下降，无功功率频率的升高和谐波电导下降的特点。仿真结果表明，这种被推荐方法对微型电网的谐波补偿是有效的。 索引词分布式发电，微型电网，谐波，转换器接口.介绍 非常可靠的优质电源靠近需要的地方发电意味着一种范围的转变。这个概念，也就是分布式发电(DG)，当散布的储能系统（超级电容器，空气压缩机或飞轮）和可再生资源（光伏阵列，变速风力涡轮机，或联合循环厂）能使用，这是很有希望的。这些资源可以通过地方电力系统的接口转换器整合起来，也就是众所周知的微型电网1。因此，微型电网通常被看做是一个可以并网或独立运行的微型资源的聚集。2 在这样的系统中，每个DG单元没有相互联系应该能独立运行，由于这些问题与通信线路相互联系，DGU之间的距离很长，限制了带宽和可靠性问题。3为了实现优质电力的共享，控制器应该紧紧地在输出电压的频率和反相器的振幅上调整。这种控制技术，就是所谓的下垂发，以仿效大功率发电机为基础，当功率递增的时候使频率下降。在这种方法中，转换器接口采取有功功率频率(P-f)的降低和无功功率电压（Q-V）的下降在每个单元中为了共享基本的有功和无功去完成分布式运行。用传统的下垂法，线性阻抗被认为是主要诱导的。然而，这也不完全是正确的，因为线性阻抗对低压网络比如微型电网是有显著抵抗的。另外，当无功平衡主要取决于频率的时候微型电网的电压依赖于DG和负载之间的有功平衡。另一方面，一些增强微型电网电能质量的新技术已经出现。在出现的一种谐波补偿算法中，利用P-f，Q-V,G-H(谐波阻抗-谐波无功)下降。正如提到的，P-f和Q-V下降法对微型电网是不合适的。因此，在本文中，P-V下降和Q-f（无功频率）上升的特点被呈现，这种方法通过他们的应用被修改。.转换器接口控制的设计A. 有功功率和无功功率的控制有功和无功功率通过每个DGU注入总线可以被表示成如下所示：P = + (1)Q = (2)在这儿E是反相器输出电压的振幅，V是常见的总线电压，是功率角，Z和分别阻抗的大小和相位。 假设阻抗是纯电阻性的，（Z=R, =0），有功和无功功率可以表示为：P= (3)Q （4） 在实际应用中，功率角一般地很小；因此，一种P/Q去耦近似法可以认是为了简化控制设计：P (5)Q = (6) 当增加功率角降低无功功率的时候，通过增加输出电压的幅值，递增有功功率，可以观察到上面的现象。对于传统的下垂法这是一个相反的策略。因此，P-V下降和Q-w上升函数需要包含适当的P/Q共享。所以，工作频率控制w和基本电压大小控制DGU数x的E可以根据下式计算： （7） （8）在这儿: 频率增加系数: 电压下降系数: 额定频率: 额定相电压大小: 无功功率的额定容量: 有功功率的额定容量B. 谐波补偿法在瞬时无功功率理论的基础上，有功和无功功率可以如下计算：、 （9） 在这儿p和q分别是瞬时有功功率和瞬时无功功率。在基本的谐波频率中直流分量P和Q代表有功功率和无功功率，和分别是输出电压和电流在二者之间的协调。注意有功和无功功率的某些谐波频率（比如五次和七次谐波）相比那些基本的频率可以被忽略。脉动成分和被基波电压和谐波电流产生的谐波无功主导。全部的谐波无功可以用（10）计算： （10）这儿和分别代表均方根值和。 谐振电导命令定义为控制增益DGU产生谐波电流命令抑制电压谐波。 这意味着DGU对谐波频率呈现阻抗性。要这样，下面的G-H下降特点被认为： （11）:谐波下降系数:额定电导:无功谐波的额定容量 最后，接口转换器控制系统的方块图如图1所示，三相电压在同步参考坐标中被测量并转换成。基波电压可以被低通滤波器从和从减去得到的谐波电压中提取出。电压谐波乘上谐波电抗控制的产生谐波电流控制的反相器的电流。 基波电流控制的是由闭合回路的比例项（PI）控制的基波参考电压和基波电压产生的。 总电流控制的包括和。然后被转换成三相电流控制的。基于和测量电流，滞后电流调节器产生门控信号。.仿真结果为了验证被推荐的控制策略，一个独立的微型电网在MATLAB/Simulink下仿真（Fig.2）。这个微型电网被额定位380V和50Hz。用不同等级的线性R-L负载和非线性二极管整流器可以从Fig.2看出，这个微型电网呈纯电阻性。所以，被推荐的P-V下降和Q-w上升的特点对P/Q共享是合适的。 值得注意的是：在Fig.2中为了使图更清晰，测量装置和控制块的标志被遗漏。因此，在Fig.2中被命名为“门控信号”的那一块是唯一图解的，并且在Simulink中的控制块启动变得更加复杂。DGUs之间上升和下降特点的参数是一样的。这些参数列在表1中。 图1.接口转换器控制系统的框图 图2.独立微型电网在Simulink中的运行示意图A.例1在这个例子中，P-V下降，Q-上升和G-H上升的特点是无效的。首先，只有线性负载是相互联系的。在t=0.3sec是，非线性负载和系统是相互联系的。在这个例子中，负载平衡的结果如图3所示。可以看到，DGUs的P和Q是不同的。事实上，在这个例子中的负载平衡是基于DGU的局部负载并且没有控制执行。 另外，微型电网在母线中由A到C的相电压波形如图4（a）至4（c）分别所示。可以看到：电压总谐波失真值是显而易见的。此外，在微型电网母线中的电流波形如图5所示。B.例2 在这个例子中，在控制系统中P-V下降，Q-上升，但是，G-H下降是不起作用的。因为以上都是预想的，P和Q控制特点的激活导致DGU之间P/Q的近似相等（图6）。 表 DGU控制器的参数mnb-0.00015-0.0015-0.0130kW0kvar15kvar0C.例3 在这个例子中，P-V下降。Q-上升和G-H上升的特点全部是有效的。如图7所示，DGU的值P和Q近似和例2中的值相等。而且，DGU的值H通过控制器对电压谐波的补偿而增加。因此，微型电网的的母线电压值THD急剧的减小。但是，以增加电流波形失真为代价得到电压波形质量的优化（图9）。那是由控制器从中减去的功能而引起的（图1）。 图3.在例1中DGU之间P,Q和H的分布 图4.相电压的波形：（a）A相，（b）B相，（c）C相（例1） 图5.电流波形：（a）A相，（b）B相，（c）C相（例1） 图6.在例2中DGU之间P,Q和H的分布（实线：DGU1，虚线：DGU2） 图7.在例3中DGU之间P,Q和H之间的分布（实线：DGU1，虚线：DGU2） 图8.相电压波形：（a）A相，（b）B相，（c）C相（例3） 图9.相电流波形：（a）A相，（b）B相，（c）C相（例3）.结论 一种控制策略的出现是由于分布式发电接口转换器对微型电网谐波电压的补偿。首先，可以看到，常见的微型电网显著的呈纯电阻性，传统的P-f和O-V下降的特点是不适用的，并且Q-上升和P-V下降必须被使用。然而，P-V和Q-的特点结合G-H控制DG接口转换器被建议使用。独立微型电网的仿真结果证明了在电压谐波补偿中所被推荐方法的有效性。这种方法的使用导致电流波形总谐波失真的加剧是值得关注的。这种加剧能通过使用有预案或无缘滤波器补偿。 参考文献1 J. M. Guerrero, J. Matas and L. G. de Vicu馻, M.Castilla and J. Miret, “Decentralized control for paralleloperation of distributed generation inverters usingresistive output impedance”, IEEE Trans. on IndustrialElectronics, vol. 54, no. 2, pp. 994-1004, Apr. 2007.2 Y. Li, D. M. Vilathgamuwa, and P. C. Loh, “Microgridpower quality enhancement using a three-phase fourwiregrid-interfacing compensator”, IEEE Trans. onIndustry Applications, vol. 41, no. 6, pp. 1707-1719,Nov./Dec. 2005.3 P. L. Villeneuve, “Concerns generated by islanding” ,IEEE Power Energy Mag., vol. 2, no. 3, pp. 4953,May/Jun. 2004.4 T. L. Lee, and P. T. Cheng, “Design of a newcooperative harmonic filtering strategy for distributedgeneration interface converters in an islanding network”,IEEE Trans. on Power Electronics, vol. 22, no. 5, pp.1919-1927, Sept. 2007.5 K. C. Sao, “Dynamic control and power management ofconverter fed microgrids”, PhD. Diss., University ofToronto, 2007.6 I. Wasiak, M. C. Thoma, C. E. T. Foote, R. Mienski, R.Pawelek, P. Gburczyk, and G. M. Burt, “A powerqualitymanagement algorithm for low-voltage gridswith distributed resources”, IEEE Trans. on PowerDelivery, vol. 23, no. 2, pp. 1055-1062, Apr. 2008.7 Y. Li, D. M. Vilathgamuwa, and P. C. Loh, “Microgridpower quality enhancement using a three-phase fourwiregrid-interfacing compensator”, IEEE Trans. onIndustry Applications, vol. 41, no. 6, pp. 1707-1719,Nov./Dec. 2005.8 H. Akagi, Y. Kanagawa, and A. Nabase, “Instantaneousreactive power compensator comprising switchingd