【《瞬时重负荷对直流配电网电压质量的影响分析报告》6400字】

)上式显示了过调制时换流站的交流侧输入功率，可以看出其与、、相关，当瞬时重负荷时主站功率需求大于其最大值时，电压将持续跌落，使得主站与从站都发生过调制。此时，换流站无法实现控制目标，其功率将根据式（1.15）所示进行变化，以实现功率平衡，最终使直流母线电压在一低于额定电压的稳态点附近波动或者稳定在此稳态点。（2）瞬时重负荷结束后由上述分析可以看出，当瞬时重负荷过大时，瞬时重负荷持续期间，直流母线电压低，因此在瞬时重负荷结束时，由式(1.15)可知，换流站主站交流侧输入的功率小于正常情况下可以输入的最大功率。如果瞬时重负荷结束后负载足够小，使得主站在低直流电压仍然可以满足功率的要求，此时直流母线电压将上升，系统可以恢复到额定运行状态。而若瞬时负荷结束后，负荷值仍较大，使得换流站主站功率无法满足功率的要求，此时系统将无法恢复到额定运行状态，直流母线电压无法达到额定值，造成直流母线电压的电压偏差。1.3.3仿真验证对前述直流配电网设置不同情况的重负荷，第一种情况瞬时重负荷时换流站功率需求在稳态运行范围内，第二种和第三种情况超出稳态运行范围，且第三种情况瞬时重负荷结束后负荷远大于第二种情况，低电压下主站功率无法满足需求，得到直流母线电压分别如图4-13（a）、（b）、（c）所示。不同瞬时重负荷下直流母线电压波形由上图可以看出，当瞬时重负荷较小时，直流配电网不会产生电压偏差的问题，而当瞬时重负荷增加，超出稳态运行范围时，通过比较（b）、（c）可以看出，当瞬时重负荷结束后，若负荷较大，使整流侧在较低电压下不能够提供足够的功率，会导致即使在瞬时重负荷结束后，直流配电网仍无法达到额定运行状态，将产生电压偏差，验证了上文的分析。1.4解决方案由上述分析结论可知，瞬时重负荷时直流配电网产生上述电压质量问题的主要原因是换流站功率对瞬时重负荷的响应能力有限，无法快速有效地应对重负荷的要求。而光伏处电容及储能设备能够在瞬时重负荷时提供额外的功率响应，因此考虑将其作为改善瞬时重负荷时电压质量的方案，并进行了验证。1.1.1光伏电容支撑光伏直流并网时，光伏阵列经过串并联升压扩容后再经DC/DC换流器与直流系统相连，根据DC/DC变换的环节数，光伏并网结构可以分为单级式和双级式。单级式结构仅通过一级DC/DC换流器将光伏阵列接入直流电网中，结构简单，但对换流器的电压增益等要求较高。两级式结构则先通过一级直流变换实现光伏阵列的升压和汇流，然后再通过一级DC/DC换流环节接入直流电网，该种结构复杂、系统造价较高，但其对光伏的利用率高，且故障处理更有效。双级式光伏并网结构如图4-14所示，双级间电容模块不存在与直流母线电压的直接联系，实现了电容电压与直流母线电压的解耦，可以通过控制其电压快速释放或吸收功率，为瞬时重负荷提供一定的额外功率响应。因此，将光伏并网系统改为双级式光伏并网结构，利用光伏电容支撑能够改善瞬时重负荷时的电压质量，下述将利用仿真验证其可行性。双级式光伏直流并网结构为更明显地分析其作用，增大电容值，通过控制使DC/DC变换器2在瞬时重负荷时快速改变占空比，使其在瞬时重负荷时提高额外功率支撑，对其进行仿真，与不采用光伏电容支撑的方案进行对比，得到直流母线电压的曲线如图4-15所示。采用光伏电容支撑前后直流母线电压波形由上图（a）、（b）可以看出，采用光伏处电容进行支撑后，电压暂降与暂升的程度减弱。由（c）、（d）可以看出，采用光伏电容支撑后，该种重负荷情况下系统将不存在电压偏差问题。因此，光伏电容支撑能够减小有功功率不平衡，对瞬时重负荷起到一定的支撑作用，改善瞬时重负荷时直流配电网的电压质量。1.1.2储能支撑如今储能技术迅速发展，存在机械储能、化学储能、电储能、热储能等多种储能方式，随着技术的发展，许多储能装置也可以实现快速充放电，因此其也可以在瞬时重负荷期间为系统提供能量来进行支撑。在直流配电网中储能设备通常通过DC/DC变换器接入配电网中，其结构如图4-16所示。添加储能后直流配电网结构在前述产生电压质量问题的模型中添加储能环节，对其进行仿真得到直流母线电压波形，并与不添加储能环节的模型进行对比得到图4-17。采用储能支撑前后直流母线电压波形由上图（a）、（b）可以看出，采用储能进行支撑后，电压暂降与暂升程度减弱，采用储能支撑能够有效缓解瞬时重负荷造成的电压暂降与暂升。由（