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依据形式切换的正弦波逆变器并网与发电机并联操控的方法有哪些?

针对这类体系中新动力正弦波逆变器独自供电、与柴油发电机并联供电的功用需求,以正弦波逆变器独自供电时选用电压源操控、与柴油发电机并联时选用电流源操控为根底,提出依据正弦波逆变器操控形式切换和柴油发电机准同期并联相结合的操控战略,解决正弦波逆变器与柴油发电机并联进程的操控问题,电磁暂态时域仿真和1:1样机物理试验验证了该操控战略的有效性。跟着新动力技能的展开,偏僻山区、海岛等独立电力体系越来越多地选用新动力发电设备与柴油发电机混合供电办法。
 
独立电力体系是指独立运转在与大电网阻隔区域的电力体系,常应用于偏僻山区、孤立海岛等区域[1-3]。传统独立电力体系选用柴油发电机组、轻型燃气轮机发电机组等旋转发电设备,它存在噪声大、环境污染、偏僻区域燃料补给困难等缺陷。
 
跟着新动力发电技能的展开,独立电力体系越来越多地选用风能、太阳能等新动力发电设备独自供电,或许选用与传统发电机并联向负载供电办法,来进步发电经济性、减少环境污染、增强偏僻区域供电自给能力[4-6]。
 
可是,正弦波逆变器与发电机在电压与频率操控办法、输出端口阻抗特性、机电惯性、抗扰能力等方面均存在较大差异,导致正弦波逆变器与发电机的并联操控较困难,传统的正弦波逆变器并联、并网操控战略难以解决正弦波逆变器与发电机的并联操控问题。因而,有必要展开正弦波逆变器与发电机并联操控战略研讨,为依据新动力发电的独立电力体系运转与操控供给技能根底。
 
依据并联目标的不同,正弦波逆变器并联操控可分为正弦波逆变器之间彼此并联、正弦波逆变器并入电网、正弦波逆变器与发电机并联三种类型。到目前,国内外学者在前两种并联体系操控方面已取得了丰盛的研讨成果。其间,正弦波逆变器之间彼此并联的操控战略主要有主从操控法[7-9]、下垂操控法[10-14]、散布操控法[15,16]等。
 
正弦波逆变器并网现已完成了电压源并网和电流源并网操控[17-21]。在正弦波逆变器与发电机并联操控方面,关于发电机在电网运转、正弦波逆变器投入并联运转的状况与正弦波逆变器并网的状况相似,相关研讨已比较老练。因而本文只讨论正弦波逆变器在电网运转,发电机投入并联运转的操控战略。
 
在这方面的研讨中,文献[22]提出了一种柴油发电机和由正弦波逆变器接入的电池储能设备的无缝切换操控办法。可是,该文献中除了两种设备的本地操控器外,还需求增设上层操控单元,以完成两者的和谐操控,这添加了体系操控的复杂性,并且没有进行1∶1样机试验研讨,其操控算法的实用性还有待进一步验证。
 
本文以某新动力发电正弦波逆变器与柴油发电机组混合供电体系为研讨目标,在介绍该体系运转形式、发电机和正弦波逆变器的操控办法根底上,结合正弦波逆变器在独自带负载、与柴油发电机组并联带负载等不同工况下的运转需求,提出了将正弦波逆变器电压源、电流源操控形式切换与柴油发电机准同期操作相结合的操控战略。
 
在PSCAD/EMTDC中搭建了该体系的仿真模型,并在试验室构建了1∶1样机试验体系,经过时域仿真和物理试验验证了所提出操控战略的有效性和实用性,降低了工程应用技能危险。
 
正弦波逆变器与柴油发电机混合供电体系结构
图1 正弦波逆变器与柴油发电机混合供电体系结构

 
新动力发电正弦波逆变器的操控框图
图4 新动力发电正弦波逆变器的操控框图

定论 
本文提出了一种依据形式切换的正弦波逆变器与发电机并联操控战略,其主要思维是: 
1)正弦波逆变器独自带负载运转时选用恒电压操控形式,且正弦波逆变器不锁相、操控器本身发生调制波相位。
2)在与发电机并联运转时选用恒电流操控形式,但需求经过锁相发生调制波相位。 
3)在不同工况切换时,正弦波逆变器经过信号线检测发电机输出断路器的闭合状态来判别形式切换时间的发生,并快速切换操控形式;一起,结合发电机的同期操控、正弦波逆变器电压外环PI操控器积分环节在切换时间从头赋值等办法,来完成不同形式切换进程中较小的体系冲击,确保体系安全运转。 
本文建立了正弦波逆变器与发电机混合供电体系的仿真模型,并在试验室构建了1∶1样机试验体系,经过不同工况下的时域仿真和物理试验,验证了所提切换操控战略的有效性。该操控战略不仅能确保不同工况下的稳定运转、完成不同工况之间切换的暂态进程中体系平稳过渡以及灵敏分配正弦波逆变器和发电机并联运转的功率分配,并且具有操控原理简略、工程完成简单、不需求添加用于正弦波逆变器和发电机之间和谐的上层操控器等长处。

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