【摘 要】
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当前电网的主干网架为交流网络,直流配电系统需要通过换流器与中压交流系统连接。当交流系统中含有谐波或出现三相不平衡工况时,汇入直流母线的功率中将存在交流分量,引起直流母线电压产生纹波,影响直流配电网电能质量,威胁直流配电网中的用电设备正常运行。本文结合苏州同里中压直流配电示范工程,对直流配电网中的电压纹波问题开展研究,具体研究工作如下:（1）在基于模块化多电平换流器（Modular Multilev
【基金项目】
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国网指南项目“换流器型超高比例新能源电网的运行特性与控制策略研究”（项目号:5100-202199533A-0-5-ZN）； 国家重点研发项目“中低压直流配用电系统关键技术及应用”（项目号:2018YFB0904700）；
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当前电网的主干网架为交流网络,直流配电系统需要通过换流器与中压交流系统连接。当交流系统中含有谐波或出现三相不平衡工况时,汇入直流母线的功率中将存在交流分量,引起直流母线电压产生纹波,影响直流配电网电能质量,威胁直流配电网中的用电设备正常运行。本文结合苏州同里中压直流配电示范工程,对直流配电网中的电压纹波问题开展研究,具体研究工作如下:（1）在基于模块化多电平换流器（Modular Multilevel Converters,MMC）的直流配电系统中,直流母线电压纹波会在换流器内部激发环流。为了研究环流产生的机理,结合开关函数,对子模块电压纹波和内部环流进行数学推导,得出环流幅值和频率的传导规律,并给出环流的解析表达式。通过仿真对比,验证了直流电压纹波对MMC影响机理与环流表达式的正确性。（2）为了消除由直流母线纹波造成的MMC环流影响,设计了基于快速全局最小二乘子空间旋转不变法（Total Least Squares-Estimating Signal Pa-rameter via Rotational Invariance Techniques,TLS-ESPRIT）和比例积分-矢量比例积分控制器（Proportional Integral Vector Proportional Integral,PI-VPI）的自适应环流抑制控制器。通过改变MMC调制函数来调节桥臂电压,使其跟随直流母线电压纹波,从而实现环流抑制。经仿真验证,本文所提控制策略将环流幅值抑制到原幅值的3.2%～4.5%。（3）在原有双向DC/DC储能换流器的基础上,增加低压侧补偿电容与附加电感,实现储能输出电流与纹波抑制电流的分离控制与分离输出。针对此改进DC/DC换流器拓扑提出了基于VPI控制的储能换流器控制策略,实现了对纹波电压的无差跟踪。最后搭建了含电压源型换流器（Voltage Source Converter,VSC）、直流负荷以及电池储能的中压直流配电网仿真模型。在安全运行前提下,通过与原有比例外环控制对比,得到纹波更小的直流配电网电压,验证了所提控制方法的优势。（4）根据实际工程中电能质量监测需要的软硬件条件,开发直流配电网电能质量监测软件。该软件能自动识别直流配电网母线电压中的电能质量问题,并截选问题片段,通过短时傅里叶分析等手段辅助用户判断当前截选的问题片段中是否存在纹波分量。
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