文献[建立了带限流模块的统一潮流控制拓扑结构(UnifiedPowerFlowController,UPFC),具有常规UPFC和三相桥式固态限流器的多种功能。分析了基于磁通补偿原理的固态限流器拓扑及原理。提出了串联型有源电力滤波器(SeriesActivePowerFilter,SAPF)的串联变压器二次侧,并联变阻器和反并联二极管支路方法,能够实现保护变换器的作用,但由于额外增加支路复杂,且控制难度大,易造成配合失效[19]。
由此可知,通过对电力电子设备拓扑结构的简单改进或复用实现所需额外功能是可行的。经调研,动态电压恢复器(DynamicVoltageRestorer,DVR)拓扑与固态限流器拓扑存在一定的相似性,考虑将固态限流器与动态电压恢复器相同结构复用[22],作为主动配电网内分布式能源系统与公共交流配电网的一个连接端口。
本文提出了一种适用于主动配电网的多功能串联补偿器(Multi-FunctionSeriesCompensator,MFSC),其交流侧串联接入公共交流配电网,分布式能源系统的直流母线通过DC-DC双向变换器与MFSC的直流侧电容连接,可为MFSC提供稳定的直流侧电压。
当电网未发生短路故障时,MFSC实现对交流配电网的电压暂升、暂降调节;当公共交流配电网负载侧发生短路故障时,MFSC能有效隔离交流系统与直流系统,并实现对交流系统故障电流的限制功能。
本文细致分析了MFSC的拓扑结构、工作机理及控制策略,并在PSCAD/EMTDC仿真软件上验证了所提新拓扑功能的有效性,搭建实验室样机平台重点验证了MFSC的电压补偿及故障限流功能可行。
图1基于多功能串联补偿器的主动配电网结构
结论
本文提出了一种多功能串联补偿器,其直流侧能量由分布式电源与储能单元通过直流母线可靠供给,当公共交流配电网未发生短路故障时,可实现对电压跌落、抬升的可靠补偿;当公共交流配电网负载侧发生短路故障时,能够快速分离分布式能源系统与公共交流配网,并对交流系统中的短路电流进行迅速限制。
1)所提MFSC系统采用拓扑结构复用技术,可将其作为分布式能源系统与公共交流配电网的一种连接装置。其直流侧通过分布式电源提供可靠能量,解决了原有电网补偿装置在深度电压补偿时能量不足的问题。
2)MFSC系统可根据实际情况应用于需同时考虑优化电能质量及故障电流限制的复杂配网系统,也可在交直流混合配网系统中发挥一定作用。本文重点研究了MFSC多功能实现的可行性,但对于分布式能源系统与公共交流配电网的交互影响仍需深入研究。