微电网电能控制技术

第
第1 章　绪论 ....................................................................................................... 001
1.1　可再生能源的发展现状 .......................................................................... 001
1.1.1　水能 ............................................................................................. 002
1.1.2　生物质能 ..................................................................................... 003
1.1.3　风能 ............................................................................................. 004
1.1.4　太阳能 ......................................................................................... 005
1.1.5　地热能 ......................................................................................... 006
1.1.6　海洋能 ......................................................................................... 007
1.2 分布式发电技术 ...................................................................................... 008
1.2.1　分布式发电的特点 ..................................................................... 009
1.2.2　分布式发电的经济性与环保效益 ............................................. 010
1.3　改善分布式发电性能的控制方法 .......................................................... 012
1.3.1　主动配电网控制技术 ................................................................. 012
1.3.2　微电网控制技术 ......................................................................... 014
1.4　微电网的分类与控制 .............................................................................. 018
1.4.1　微电网的分类 ............................................................................. 018
1.4.2　微电网系统的控制 ..................................................................... 021
1.5　微电网关键技术 ...................................................................................... 026
1.5.1　微电网的规划设计与经济运行 ................................................. 026
1.5.2　微电网的运行控制 ..................................................................... 027
1.5.3　微电网的分布式电源控制 ......................................................... 029
1.5.4　微电网的孤岛运行技术 ............................................................. 031
1.5.5　微电网的稳定性分析 ................................................................. 033
1.5.6　微电网的电能质量 ..................................................................... 034
1.5.7　微电网的故障检测与接入标准 ................................................. 035
第2 章 微电网变流器控制 ......................................................................... 047
2.1　微电网变流器控制分类 .......................................................................... 047
2.1.1　功率控制型微电网变流器 ......................................................... 048
2.1.2　频率、电压控制型微电网变流器 ............................................. 049
2.2　微电网变流器的PQ 控制策略 ............................................................... 052
2.2.1　PQ 控制的基本工作原理 ........................................................... 053
2.2.2　PQ 控制的实现 ........................................................................... 056
2.3　微电网变流器的下垂控制策略 .............................................................. 060
2.3.1　下垂控制原理 ............................................................................. 060
2.3.2　基于三环解耦的下垂控制实现 ................................................. 063
2.4　线路阻抗特性对微电网变流器功率控制的影响 .................................. 066
2.5　微电网变流器的虚拟阻抗控制 .............................................................. 069
2.5.1　微电网变流器的虚拟阻抗控制 ................................................. 069
2.5.2　虚拟阻抗实现功率解耦控制的机理分析 ................................. 073
2.5.3　虚拟阻抗设计原则 ..................................................................... 075
2.5.4　虚拟阻抗对系统输出电压的影响 ............................................. 077
2.5.5　虚拟阻抗对系统稳定性的影响 ................................................. 079
2.5.6　仿真与实验研究 ......................................................................... 083
2.6　本章小结 .................................................................................................. 089
第3 章　微电网变流器的性能分析与改善 ............................................ 092
3.1　微电网变流器的并网性能分析 .............................................................. 092
3.1.1　并网变流器的数学模型 ............................................................. 093
3.1.2　并网变流器的解耦性能分析 ..................................................... 096
3.1.3　微电网变流器的抗扰性能分析 ................................................. 099
3.2　微电网变流器并网性能分析实例 .......................................................... 103
3.2.1　解耦性能分析实例 ..................................................................... 103
3.2.2　抗扰性能分析实例 ..................................................................... 107
3.3　 基于线路压降补偿的微电网变流器无功负荷分担策略 .................... 110
3.3.1　线路阻抗对微电网变流器无功分担性能的影响 ..................... 110
3.3.2　基于电压补偿的微电网变流器无功分担方法 ......................... 112
3.3.3　实验研究 ..................................................................................... 116
3.4　 基于虚拟阻抗控制的微电网变流器不平衡负荷分担性能改善 .......... 118
3.4.1　孤岛模式下微电网变流器的不平衡负荷分担 ......................... 119
3.4.2　孤岛模式下微电网变流器的非线性负荷分担 ......................... 121
3.4.3　孤岛模式下微电网变流器的不平衡负荷分担方法 ................. 123
3.4.4　孤岛模式下微电网变流器的非线性负荷分担方法 ................. 128
3.4.5　基于虚拟阻抗的微电网变流器负荷分担改善实现 ................. 129
3.4.6　仿真与实验研究 ......................................................................... 133
3.4.7　本章小结 ..................................................................................... 140
第4 章　微电网的谐波分析与抑制 ........................................................... 142
4.1　微电网变流器的谐波特性分析与建模 .................................................. 142
4.1.1　微电网变流器的高次谐波分析 ................................................. 143
4.1.2　微电网变流器的低次谐波分析 ................................................. 148
4.2　微电网系统的谐波特性分析与建模 ...................................................... 151
4.2.1　单台主动配电网变流器接入条件下的谐波分布 ..................... 151
4.2.2　多台微电网变流器接入条件下的谐波分布 ............................. 153
4.2.3　仿真与实验研究 ......................................................................... 158
4.3　微电网的谐波检测技术 .......................................................................... 168
4.3.1　微电网的常用谐波检测方法 ..................................................... 168
4.3.2　基于多旋转坐标变换的谐波检测方法 ..................................... 170
4.3.3　仿真与实验研究 ......................................................................... 179
4.4　微电网变流器的谐波抑制策略 .............................................................. 182
4.4.1　PQ 控制微电网变流器的谐波抑制 ........................................... 182
4.4.2　下垂控制微电网变流器的谐波抑制 ......................................... 187
4.4.3　实验研究 ..................................................................................... 192
4.5　基于二次控制微电网谐波抑制 .............................................................. 195
4.5.1　线路阻抗对PCC 不平衡电压的影响分析 ............................... 195
4.5.2　抑制PCC 不平衡电压控制方法的实现 ................................... 198
4.5.3　实验研究 ..................................................................................... 203
4.6　本章小结 .................................................................................................. 205
5
第5 章　微电网的稳定性分析 .................................................................... 208
5.1　小信号稳定性分析概述 .......................................................................... 209
5.1.1　小信号稳定性分析过程的建模 ................................................. 209
5.1.2　小信号稳定性分析的稳定性判定 ............................................. 213
5.2　微电网系统的小信号建模与分析 .......................................................... 215
5.2.1　集中式负荷系统的小信号建模 ................................................. 215
5.2.2　分布式负荷系统的小信号模型 ................................................. 225
5.2.3　仿真研究 ..................................................................................... 234
5.3　微电网系统暂态的稳定性分析 .............................................................. 242
5.3.1　微电网变流器对暂态稳定性的影响分析 ................................. 243
5.3.2　动态负荷对微电网系统暂态稳定性的影响 ............................. 245
5.3.3　仿真分析 ..................................................................................... 247
5.4　本章小结 .................................................................................................. 261
附录 ............................................................................................................................ 264