直流微电网及电能质量

汇报提纲 1直流微电网概述 2直流微电网的电压等级和拓扑结构 3直流微电网的运行控制 4直流微电网的电能质量1.1直流微电网的含义定义：直流微电网是以直流配电的形式，通过直流u'交流母线直流母线,'交流母线直流母线,'图1.1交流型微电网图1.2直流型微电网图1.3交直混合型微电网[1]吴卫民,何远彬,耿攀,钱照明,汪槱生.直流微网研究中的关键技术[J].电工技术学报,2012,27(01):98-106+111.1直流微电网的含义直流系统应用于工业生产停车场停车场银行提升效率10%降低设备成本20%667PVPVRTMRTMStepDownDC220VAirconditioner1Airconditioner2ACPACPACPACPACPACPDC513VSocket1Socket2Light1Light2Light3Socket3Grid#9#10~DC540V中国PVPVRTMRTMStepDownDC220VAirconditioner1Airconditioner2ACPACPACPACPACPACPDC513VSocket1Socket2Light1Light2Light3Socket3Grid#9#10~DC540V•DC在楼宇内的验证性应用•研究保护措施及相应的控制策略•直流电网的电能质量研究中国•保护设备及控制策略•直流负载运行方式研究汇报提纲1直流微电网的含义12直流微电网的电压等级和拓扑结构 3直流微电网的运行控制 4直流微电网的电能质量2.1直流微电网的电压等级OneofthenominalvoltagevaluesusedinagivensystemAsuitableapproximatevalueofvoltageusedtodesignateoridentifyas2.1直流微电网的电压等级：HarrySource：HarrySourceStokman，Research&DevelopmentDirectCurrentBVNOMINALDCVoltage24V*)HOMES<20kWOFFICES<200kWAPPLICATIONWAREHOUSE>100kWGREENHOUSE500kW~2MWDISTRUBUTION500kW~1MWMaximalcablelength1%drop@6A/mm2.ForbiopolarsystemisbalancedMaximalcablepower@6A/mm2powerper1mm2copperNumberofwireexcludingPEUSB-CLIGHTINGVENTILATIONHEATPOMPSOLAR>10kWKITCHENEVCHARGINGUSB-CLIGHTINGVENTILATIONHEATPOMPSOLAR>100kWKITCHENEVCHARGINGLIGHTINGVENTILATIONHEATPOMPSOLAR>200kWDRIVESLIGHTINGVENTILATIONPUMPSDRIVESHPSGENSOLAR>1MLASTMILEPUBLICLIGHTINGEVCHARGINGPUMPSTELECOM0,6m72W21,2m144W248V2)60V120V190V200V250V300V350V380V*)2,4m288W22,9m360W25,9m720W29,3m1140W29,8m1200W212,3m1500W214,7m1800W217,2m2100W218,6m2280W2±190V*)400V±200V500V±250V600V±300V700V18,6m2280W319,6m2400W219,6m2400W324,5m3000W224,5m3000W329,4m3600W229,4m3600W334,3m4200W2±350V750V760V±380V800V±400V1000V±500V1200V±600V1400V34,3m4200W336,8m4500W237,3m4560W237,3m4560W339,2m4800W239,2m4800W349,0m6000W249,0m6000W358,8m7200W258,8m7200W368,6m8400W2±700V1500V±750V68,6m8400W373,5m9000W273,5m9000W3AdvisedproposalbyDirectCurrentBVNAPossiblePossiblebutonthelimitNotadvisable*)EmergeAlliancestandardUS1)Asanapplication,butnodistribution2)UsedbyDirectCurrentforauxiliariesandsafetywireNetherlands2.2直流微电网的拓扑结构2.2直流微电网的拓扑结构双母线结构：是指直流微电网采用双极性的供电制式，相应的直流母线有正、负2条线。的不同需求灵活供电，既可取单极与大地之间的电压，又可取正负极之间的电压，能够实现较高的电力输送汇报提纲1直流微电网的含义1 2直流微电网的电压等级和拓扑结构3直流微电网的运行控制 4直流微电网的电能质量Boost电路IBoost电路IL,2IL,3IL,1AC/DC常见电路不控整流DCDCIpvIACIbatDCDCIpvIACIbatDCDCDCACV0,Ri=fSOC,SOF,…MPPV0,Ri=fSOC,SOF,…MPP400VIpv−max=f设备级控制设备级控制系统级控制行集中管理和能量优化，3直流微电网的运行控制按照不同的优化运行目标和约束条件作出决策，实时定制直流微电网运行调度策略，ffg1g2PWM*g1g2Irefg1g2PWM*g1g2Iref-电压外环-电压外环-Io电流内环U*-IoUU/U3直流微电网的运行控制3直流微电网的运行控制实现部分功能，并进行功率降额稳态过电压全功能运行，允许功率降额额定电压范围稳态欠电压全功能运行，允许功率降额实现部分功能，并进行功率降额特殊功能采用多种保护和安全动作汇报提纲1直流微电网的含义1 2直流微电网的电压等级和拓扑结构 3直流微电网的运行控制 4直流微电网的电能质量4直流微电网的统电能质量问题稳态暂态4直流微电网的电能质量问题PSource=PLoad+PLossσUsourceIsource=σULoadILoad+PLoss4直流微电网的电能质量问题子变换器的故障或负荷突然出现大的变化(如大功率设备启动等)如接地故障、短路故障；大功率负荷的停运。4直流微电网的电能质量问题纹波会影响安装在工厂、住宅及商业环境中由直流供电的设备和系统的可靠运行。影响主要因素表征交流侧三相不平衡不控整流三相不控直流侧300Hz，单相不控直流侧100Hz电路控制响应延迟250Hz~5500Hz开关频率开关频率Ts（3kHz~10kHz）4直流微电网的电能质量问题当交流侧三相不平衡时，传输功率存在两倍频分量，根据功率传递守恒原则，传递到直流侧33.333.34直流微电网的电能质量问题②不控整流 △ iaR△VD1VD3VD5id △ iaR△△△△△a△△△△bciCudCiRVD4VD6VD2 id i2VD1△△VD3iC·iR·u1距u2ud-CRVD2△△VD4 单相不控整流变换器4直流微电网的电能质量问题--Iog2通过高级算法得到Uref!g1▲4直流微电网的电能质量问题VV双极直流系统的电压不平衡主要是由于直流电网两极的负荷分配不均造成的。此外，因为系统中的负载VV4直流微电网的电能质量问题基于电压平衡器的双极性双向DCDC控制，其电路拓扑可以等效为两个双向DCDC变换器解耦控制，分别运行，每