Bù trừ hài trong mạng lưới microgrid nhiều bus không cần giao tiếp thông qua điều khiển tự động của các bộ chuyển đổi lưới phân phối

Journal of Modern Power Systems and Clean Energy - Tập 3 - Trang 597-609 - 2015
Guangqian DING1, Ran WEI2, Ke ZHOU2, Feng GAO1, Yi TANG3
1Key Laboratory of Power System Intelligent Dispatch and Control (Shandong University), Ministry of Education, Jinan, China
2State Grid Jining Electric Power Supply Company, Jining, China
3School of Electrical and Electronic Engineering, Nanyang Technological University, Singapore, Singapore

Tóm tắt

Bài báo này đề xuất một phương pháp mới để bù trừ hài của điện áp và dòng điện ở các bus thông qua bộ chuyển đổi giao diện phát điện phân tán (DG) trong một mạng lưới microgrid nhiều bus. Phương pháp điều khiển của từng đơn vị DG riêng lẻ được thiết kế chỉ sử dụng các biến phản hồi của chính bộ chuyển đổi mà có thể đo lường tại chỗ. Trong phương pháp đề xuất, điện áp của bus liền kề được suy ra gián tiếp từ điện áp đầu ra của bộ chuyển đổi DG đã đo, dòng điện đường dây DG và trở kháng đường dây. Một bộ điều khiển vòng kín điện áp và một bộ điều khiển vòng kín dòng điện được thiết kế để thực hiện cả hai chức năng của việc phát điện công suất thực của DG và bù trừ hài. Do đó, các thiết bị đo hài truyền thống được lắp đặt tại bus cũng như giao tiếp đường dài giữa bus và bộ chuyển đổi DG là không cần thiết. Phương pháp đề xuất có thể bù trừ hài dòng điện, giảm thiểu sự méo mó điện áp ở các bus và cho phép các thiết bị của khách hàng hoạt động trong điều kiện bình thường trong mạng lưới microgrid nhiều bus, và đồng thời giảm tải cho bộ điều chỉnh chất lượng điện năng được lắp đặt tại điểm nối chung. Các mô phỏng Matlab và kết quả thực nghiệm được trình bày để cho thấy tính hiệu quả vận hành của phương pháp đề xuất.

Từ khóa

#bù trừ hài #mạng lưới microgrid #phát điện phân tán #điều khiển tự động #chất lượng điện năng

Tài liệu tham khảo

Katiraei F, Iravani MR (2006) Power management strategies for a microgrid with multiple distributed generation units. IEEE Trans Power Syst 21(4):1821–1831 Liserre M, Sauter T, Hung JY (2010) Future energy systems: integrating renewable energy sources into the smart power grid through industrial electronics. IEEE Ind Electron Mag 4(1):18–37 Loh PC, Li D, Chai YK et al (2013) Autonomous operation of hybrid microgrid with AC and DC subgrids. IEEE Trans Power Electron 28(5):2214–2223 Alegria E, Brown T, Minear E et al (2014) CERTS microgrid demonstration with large-scale energy storage and renewable generation. IEEE Trans Smart Grid 5(2):937–943 Li YW, Vilathgamuwa DM, Loh PC (2004) Design, analysis, and real-time testing of a controller for multibus microgrid system. IEEE Trans Power Electron 19(5):1195–1204 Rokrok E, Golshan MEH (2010) Adaptive voltage droop method for voltage source converters in an islanded multibus microgrid. IET Gener Transm Distrib 4(5):562–578 Hamzeh M, Karimi H, Mokhtari H (2012) A new control strategy for a multi-bus MV microgrid under unbalanced conditions. IEEE Trans Power Syst 27(4):2225–2232 Enslin JHR, Heskes PJM (2004) Harmonic interaction between a large number of distributed power inverters and the distribution network. IEEE Trans Power Electron 19(6):1586–1593 Pomilio JA, Deckmann SM (2007) Characterization and compensation of harmonics and reactive power of residential and commercial loads. IEEE Trans Power Deliver 22(2):1049–1055 Blaabjerg F, Chen Z, Kjaer SB (2004) Power electronics as efficient interface in dispersed power generation systems. IEEE Trans Power Electron 19(5):1184–1194 Rocabert J, Luna A, Blaabjerg F et al (2012) Control of power converters in AC microgrids. IEEE Trans Power Electron 27(11):4734–4749 Wada K, Fujita H, Akagi H (2002) Considerations of a shunt active filter based on voltage detection for installation on a long distribution feeder. IEEE Trans Ind Appl 38(4):1123–1130 Cheng PT, Lee TL (2006) Distributed active filter systems (DAFSs): a new approach to power system harmonics. IEEE Trans Ind Appl 42(5):1301–1309 Jintakosonwit P, Fujita H, Akagi H et al (2003) Implementation and performance of cooperative control of shunt active filters for harmonic damping throughout a power distribution systems. IEEE Trans Ind Appl 39(2):556–564 He JW, Li YW, Munir MS (2012) A flexible harmonic control approach through voltage-controlled DG-grid interfacing converters. IEEE Trans Ind Electron 59(1):444–455 Wang X, Blaabjerg F, Chen Z (2012) Synthesis of variable harmonic impedance in inverter-interfaced distributed generation unit for harmonic damping throughout a distribution network. IEEE Trans Ind Appl 48(4):1407–1417 Savaghebi M, Jalilian A, Vasquez JC et al (2012) Secondary control for voltage quality enhancement in microgrids. IEEE Trans Smart Grid 3(4):1893–1902 Sumner M, Palethorpe B, Thomas DWP (2004) Impedance measurement for improved power quality—Part 1: the measurement technique. IEEE Trans Power Deliver 19(3):1442–1448 Huang J, Corzine KA, Belkhayat M (2009) Small- signal impedance measurement of power-electronics-based AC power systems using line-to-line current injection. IEEE Trans Power Electron 24(2):445–455 He JW, Li WY, Guerrero JM et al (2012) An islanding microgrid reactive power sharing scheme enhanced by programmed virtual impedance. In: Proceedings of the 3rd international symposium on power electronics for distributed generation systems (PEDG’12), Aalborg, Denmark, 25–28 Jun 2012, pp 229–235 Rodriguez P, Luna A, Teodorescu R et al (2007) Fault ride-through capability implementation in wind turbine converters using a decoupled double synchronous reference frame PLL. In: Proceedings of the 2007 European conference on power electronics and applications, Aalborg, Denmark, 2–5 Sept 2007, 10 pp Kesler M, Ozdemir E (2011) Synchronous-reference-frame- based control method for UPQC under unbalanced and distorted load conditions. IEEE Trans Ind Electron 58(9):3967–3975 Escobar G, Martinez-Montejano MF, Valdez AA et al (2011) Fixed-reference-frame phase-locked loop for grid synchronization under unbalanced operation. IEEE Trans Ind Electron 58(5):1943–1951 Akagi H, Kanazawa Y, Nabae A (1984) Instantaneous reactive power compensators comprising switching devices without energy storage compensators. IEEE Trans Ind Appl 20(3):625–630 Akagi H, Ogasawara S, Kim H (1999) The theory of instantaneous power in three-phase four-wire systems: A comprehensive approach. In: Conference record of the 1999 IEEE industry applications conference: 34th ISA annual meeting, vol 1, Phoenix, AZ, USA, 3–7 Oct 1999, pp 431–439 Teodorescu R, Blaabjerg F, Liserre M et al (2006) Proportional-resonant controllers and filters for grid-connected voltage-source converters. IEE P-Electr Power Appl 153(5):750–762 Yepes AG, Freijedo FD, Doval-Gandoy J et al (2010) Effects of discretization methods on the performance of resonant controllers. IEEE Trans Power Electron 25(7):1692–1712 Tang Y, Loh PC, Wang P et al (2012) Generalized design of high performance shunt active power filter with output LCL filter. IEEE Trans Ind Electron 59(3):1443–1452 Liu F, Zhou Y, Duan SX et al (2009) Parameter design of a two-current-loop controller used in a grid-connected inverter system with LCL filter. IEEE Trans Ind Electron 56(11):4483–4491 Loh PC, Holmes DG (2005) Analysis of multiloop control strategies for LC/CL/LCL-filtered voltage-source and current-source inverters. IEEE Trans Ind Appl 41(2):644–654