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我当时的课程论文。如果采纳需要的话可以给你电子稿。电力电子技术在分布式发电中的应用 （浙江大学电气工程学院 电子信息工程3080104394） 摘要：分布式发电以其高效、清洁、灵活的特点被世界各国所重视，成为21世纪电力系统最重要的研究方向之一。本文主要通过电力电子技术对电能的转换，电力电子技术对电能质量的改善等方面介绍了电力电子技术在分布式发电中的应用。关键词：电力电子分布式发电分布式电源电能转换电能质量Applications of Power Electronics in DistributedGeneration Yin Xiang (Collegeof Electrical Engineering,Zhejiang Unversity,Hangzhou)Abstract: Because of itshigh eficiency，cleanness and flexibility，DistributedGeneration (DG)has been paid more attention by many countries in the world andhas become one of the most important research in power system in 21st．This paper briefly introduces the applications Power Electronics inDG through the power transforming by power electronics and the improvement of powerquality by power electronics.Keywords:PowerElectronics;Distibuted Generation;Distibuted Sources;Power Quality 0 引言分布式发电（DistributedGeneration，DG）技术是未来能源技术即电力领域的重要方向。其具有能源利用率高、提高能源供应可靠性和经济效益好的特点。尤其是对于人口众多、资源有限的国家来说，分布式发电技术更是进行可持续发展的最佳选择。[1] 尽管分布式发电技术具有极大的应用潜力，但目前仍未被电力部门所广泛接受。这主要是因为在分布式发电技术中存在着数量众多的分布式电源（Distributed Resource，DR）。一方面，这些分布式电源如何通过电能变换接入电网技术上依然不是十分成熟；另一方面，当数量众多的分布式电源接入电网后，配电网根本性的变化使得电网各种 保护定值与机理发生了深刻变化，同时分布式电源的并网运行可能会引起电网电压和频率偏移、电压波动和闪变等电能质量问题。[2]而这些问题中很大一部分恰恰是电力电子技术可以解决的。 1 分布式发电1.1 分布式发电的定义DG是相对于传统集中式供电方式而言的，是指位于或接近负荷的、模块似的与环境兼容的发电设施，他们或接在配电网上或独立运行，经济、高效、可靠地发电。其主要结构如图1所示。 [1]黄胜利 ， 张国伟 孔 力. 电力电子技术在微电网中的应用[J].电气应用，2008,27（9）：55-58.[2]莫颖涛 吴为麟.电力电子技术在分布式发电中的应用[J]. 华北电力术,2004,9:48-54. 图11.2分布式发电的特点DG系统规模和功率较小；高效、经济、可靠、污染小；独立运行或接在配电网上，并位于负荷附近；对于可再生能源分布式发电，输出功率是间断的。DG在被提出和运用之后，一度被视为解决现有大电网结构臃肿、供用电分离的弊病的良药，这一技术由于其固有特点，要想得到进一步推广，还有不小的问题，其相对于传统发电方式自身容量小，能量输出不稳定，这些问题是分布发电自身先天弱点所致，难以独立克服。[3]2 电力电子技术在分布式电源电能变换中的应用2.1 分布式发电中电能变化的基本分类分布式电源根据使用的一次能源不同大致可以分为两种类型：一种是直流源型，如太阳能、燃料电池和蓄电池等；另一种是需要整流的高频交流源型，如风力发电机、微型燃气轮机等。这两种类型的电源最后都需要转换成标准的工频交流电供给负荷或并网。因此，在整个能量的变换过程中使用到了电力电子技术中的AC—DC，DC—DC和DC—AC三种变流技术。2.1.1 AC-DC变换风力发电机、微型燃气轮机等为不稳定的交流电源，需要首先把它们变成直流电，然后再通过逆变技术变成稳定的交流电。通常使用二极管整流技术。 2.1.2 DC-DC变换太阳能、燃料电池和蓄电池等为直流电源，由于它们的电压等级低，所以必须采用DC—DC中的Boost电路升压至合适的电压等级，然后再进行逆变。另外分布式电源具有在功率输出变化时响应时间长的特点，如微型燃气轮机的响应时间在秒级，而燃料电池则需要数分钟，所以在负荷突变或给定功率变化时会出现有功功率的供给不足；太阳能和风力发电具有波动性大的特点，所以系统中需要加入储能单元。储能单元可以选用超级电容器或蓄电池，同样需要采用Boost电路升压至母线电压。反之，当母线电压过高时，需要采用Buck电路降压对储能单元进行充电，所以储能单元往往采用双向DC—DC进行充放电。[4]2.1.3 DC-AC变换通过AC—DC或DC—DC技术把分布式电源变换到合适电压等级的直流电后，需要采用DC—AC把直流电变换为标准的交流电，供给负荷或并网。 2.2 几种具体应用在分布式发电中的电力电子技术分布式发电目前公认的几种常用而且成本较低的系统是以下几种：[5](1)风能发电系统；(2)光电池；(3)微型气轮机；(4)燃料电池。在这些新型分布式发电系统中，电力电子设备在能量的转换中起到极其关键的技术。任何一种形式的分布式发电都要解决分布式电源与电网、用户、储能系统之间的接口能量转换问题。 [3]安明瑞 吴冰冰 乔琨. 分布式发电及其应用综述[J].电源应用技术，2010,13（2）：40-43.[4] 梁有伟，胡志坚，陈允平． 分布式发电及其在电力系统中的应用研究综述[J]． 电网技术，2003，27(12)：71-75．[5]王志群，朱守真，周双喜，等．分布式发电接入位置和注入容量限制的研究[J]．电力系统及其自动化学报，2005，17 (1)：53-58． 2.2.1 风能并网系统中的电力电子技术19世纪末丹麦开始研究风力发电技术。它属于交流性质的DGRs。风力发电技术是将风能转化成电能的发电技术，其输出功率由风能决定。风速作用在风力机的叶片上产生转矩，该转矩驱动轮盘转动，通过齿轮箱高速轴、刹车盘和联轴器再与异步发电机转子相连，从而发电运行。由于自然风速的大小和方向是随机变化的，风能具有不稳定性。如何使风力发电机的输出功率稳定是风力发电技术的一个重要的问题。 对于一个一个异步发电机系统，首先经过二极管整流器的整流，然后经过逆变器逆变，再与交流电网相连；机械频率与转子转差频率之和等于电网的频率，转换器的额定功率决定于所选择的速度范围。当异步发电机运行在额定同步转速之上时，转换系统可以实现功率逆向流动。[6] 2.2.2光伏发电系统中的电力电子技术光伏发电系统是属于直流性质的DGRs，是将太阳能电池发出的直流电转化为与电网电压同频、同相的交流电，并且实现既向负载供电，又向电网发电的一个系统。并网系统的核心是并网逆变器，它同时也应该具有独立光伏发电系统的一些功能和特点。它主要由太阳能电池方阵和逆变器两部分组成。光电系统进行能量转换的通用方法是：使用直流一交流(DC-AC)逆变器，将存储在光电池中的直流能量转换为大电网同步的交流电压。[7] 2.2.3燃料电池发电系统中的电力电子技术燃料电池是属于直流性质的DGRs，通过电化学过程将化学能转化成电能，具有效率高、清洁无污染、噪音低、安装便捷经济等特点。燃料电池产生的直流电压经过一个直流一交流(DC-AC)逆变器进行转换，转变为交流电压，其转换过程和光电系统相似直流输电与交流输电相比有许多优势。[8]所以在以上几种发电类型中，电能的传送都是采用直流输电的形式，但是大电网以及人们生活、生产需要的是频率稳定的交流电，所以由电力电子设备组成的整流、逆变电路及其它电力电子接口设备在分布式发电系统的能量转换和传递中起到极其关键的作用。 3 电力电子技术在分布式发电电能质量改善中的应用 3.1 分布式发电(DG)对电能质量不利影响(1)对电压闪变造成影响 电压闪变是灯光照度不稳定而造成的视感，传统电网引起电压闪变的主要原因是负荷的瞬时变化，随着分布式发电的引入，将带来引起电压闪变的其他因素，这些因素主要是以下几个方面：某个大型分布式单元的启动，分布式单元输出的短时剧变，以及分布式单元与系统中电压反馈控制设备相互作用而带来的不利影响。[9](2)给系统带来大量谐波众所周知，电力系统中存在大量的非线性成分从而引入了大量的谐波，谐波的引入对电力系统造成的危害有：增加了电站和用户设备的功率损耗；使敏感负荷或者控制设备发生故障；电网波形中谐波成分比例过大，会使一些电力设备寿命减少。[10]由于电力电子器件大量应用于分布式发电，供电系统中增加了大量的非线性负载，所以不可避免的给系统带来大量谐波，至于带来谐波的幅度和阶次受到发电方式以及转换器的工作模式的影响。 [6]胡学浩．分布式发电(电源)技术及其并网问题[J]． 电工技术杂志，2004 (10)：1-5．[7] 张超，王章权，蒋燕君.无差拍控制在光伏并网发电系统中的应用[J]．电力电子技术,2007，41 (7) ：5-5.[8] 唐西胜． 超级电容器储能应用于分布式发电系统：[博士学位论文][D]． 齐智平：中国科学院电力系统及其自动化，2006．[9] 胡学浩．分布式发电(电源)技术及其并网问题[J]． 电工技术杂志，2004 (10)：1-5．[10]程华，徐政．分布式发电中的储能技术[J1．高压电器，2003，39(3)：53-56．3.2 电力电子技术对电能质量的改善电能研究协会(EPRI)为了寻找改善分布式系统性能的先进技术，现已做了大量深入的研究。这种用户电力(CUSTOM POWER)的技术将现代电力电子控制器、分布自动化以及完整的通信结合在一起，为用户终端提供高质量的电能。尽管非常有用，但是CUSTOM POWER 设备应用在分布式系统中的范围很有限。近年来，一些用于快速控制的设备陆续被研制出来，固态断路器(SSB)、静态无功补偿器(STATCOM )和动态电压恢复(DVR)都属于现代电力电子控制器。STATCOM、LTC与机械转换电容三者相互协调可以减少系统电压波动。以STATCOM 为代表的这些用于分布式系统控制的电力电子设备已经得到充分的论证，这些设备不仅可以实现连续控制而且还可以对系统变化作出实时反应。分布式系统中用电力电子设备来控制电能质量，现在应用得还很保守，主要是因为成本太高，只有在非常重要的负荷(如医院)才采用这种方法。最为普遍的电力电子设备是UPS，它在计算机系统中得到非常广泛的应用。[11]由于以后计算机技术将会更加深入到生活和生产中，所以对经济性的电力电子设备的需求将急剧增加，其中一些经济性电力电子设备将用于处理瞬时扰动、电压陷落或其它电能质量问题。 4 结语由于当前发电模式的种种弊端，非可再生能源的枯竭，世界各国对环境保护的重视，分布式发电将成为未来世界最主要的发电模式。从本文对分布式发电的多方面分析可以看出，电力电子技术在分布式发电中有着极其广泛的应用，因此大力研究推广电力电子技术可以为分布式发电技术打开新的突破口，从而进一步促进可再生能源的普及与推广。 参考文献 [1]黄胜利 ， 张国伟 孔 力. 电力电子技术在微电网中的应用[J].电气应用，2008,27（9）：55-58.[2]莫颖涛 吴为麟.电力电子技术在分布式发电中的应用[J]. 华北电力术,2004,9:48-54.[3]安明瑞 吴冰冰 乔琨. 分布式发电及其应用综述[J].电源应用技术，2010,13（2）：40-43.[4] 梁有伟，胡志坚，陈允平． 分布式发电及其在电力系统中的应用研究综述[J]．电网技术，2003，27(12)：71-75．[5]王志群，朱守真，周双喜，等．分布式发电接入位置和注入容量限制的研究[J]．电力系统及其自动化学报，2005，17 (1)：53-58．[6]胡学浩．分布式发电(电源)技术及其并网问题[J]． 电工技术杂志，2004 (10)：1-5．[7] 唐西胜． 超级电容器储能应用于分布式发电系统：[博士学位论文][D]． 齐智平：中国科学院电力系统及其自动化，2006．[8] 张超，王章权，蒋燕君.无差拍控制在光伏并网发电系统中的应用[J]． 电力电子技术,2007，41(7) ：5-5.[9] 胡学浩．分布式发电(电源)技术及其并网问题[J]． 电工技术杂志，2004 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