首页 行业资讯 宠物日常 宠物养护 宠物健康 宠物故事
您的当前位置:首页正文

光伏充电站模型与谐波研究

2023-03-24 来源:好兔宠物网
_新能源发电控制技术 The New Energy Power Control Technology 皇 皇 兰竺竺兰竺 光伏充电站模型与谐波研究 罗为 。姚希 (1.南京理工大学紫金学院,江苏南京摘210046;2.上海电气集团,上海200245) 要:光伏充电站含有光伏发电系统与电动汽车充电站两个非线性设备,这两种设备组合后产生的谐波会相互抵消,首先对光伏发 电系统、充电桩/站、交流光伏充电站进行建模仿真研究其产生的谐波。然后关注重点的是如何有效改善光伏充电站系统的谐 波。通过验证,加装滤波器是一种改善谐波的有效措施,除此之外还提出应该优先采用/建设具有从源头减少谐波优点的直流 充电方式的光伏充电站。并对直流充电站进行了建模与仿真。 关键词:光伏充电站;直流充电;交流充电;谐波;滤波器 DOI:10.3969/j.issn.1000-3886.2018.01.017 [中图分类号]TM615 [文献标识码]A[文章编号]1000—3886(2018)01-0051-04 Research On the Model of the Photovoltaic Charging Station and Its Harmonics Luo Wei ,Yao Xi ’ (1.Zijin College,Nanjing University ofScience and Technology,Nanjing Jiangsu 210046,China; 2.Shanghai Electric Group,Shanghai 200245,China) Abstract:The photovoltaic charging station contains two nonlinear devices,namely photovoltaic power generation system and electric vehicle charging station.This paper focuses on whether harmonics generated by a combination of these two devices will offset each other or become more severe.Firstly,this paper discusses modeling and simulation for the harmonies generated by the photovohaic generation system,charging pile/station and AC photovohaic charging station.Then,it turns onto its key point—how to effectively improve the harmonics of the PV charging station system.It is proved that the addition of a ilfter is an effective measure to improve the harmonics. Furthermore,it is pointed out that the DC photovohaic charging station should be preferentially be constructed and adopted,as that can overcome shortcomings of the harmonies from the source.Finally。modeling and simulation is completed for the DC charging station. Keywords:photovoltaic charging station;DC charging;AC charging;harmonic;filter O 引 言 光伏充电站指含有太阳能光伏电源与充电站负荷的微电网 系统。太阳能光伏发电作为一种前沿的电能生产技术,以其特有 的污染小、噪音低、维护简单等优点日益得到人们的关注…。由 于电动汽车对环境影响相对传统汽车较小,其前景也被广泛看好。 由于光伏电源以及充电桩都是非线性设备,所以当它们各自进行 图1~图3所示。 将光伏发电系统接人负载,模型如图4所示,电网电压仿真 结果如图5所示。 从图5可以看出,此时谐波率较高,波形有比较明显的失真。 2充电站模型与仿真 根据充电桩等效电路图[7-8]建立MATLAB模型如图6所示, 或组合运转时,都可能会产生大量的谐波从而影响电能质量。 目前,国内外的研究已经关注光伏发电与电动汽车充电桩对 电能质量产生的影响 ,而对光伏电源与充电桩组合系统的电 将五台相同的充电桩组成充电站,接入电网模型如图7所示。对 图7所示的模型进行仿真分析,得到交流电流波形如图8所示。 从图8可以看出,充电站波形也发生了畸变,不符合国家标 准,仍然需要改善。 能质量分析与综合治理的研究较少。本文除了研究二者各自影 响,还通过建模对二者的组合系统即光伏充电站的电能质量问题 3 交流充电方式下光伏充电站系统模型与仿真 光伏发电系统发出的直流电逆变为交流电之后再对充电站 进行充电为交流光伏充电站,模型如图9所示。 对图9所示的模型进行仿真,交流电流波形如图10所示。 可以看出三相波形畸变得非常严重。由此可见,不同非线性设备 组合而成的系统所产生的谐波污染会比它们各自单独运行时所 及谐波治理措施进行探讨。 1光伏发电系统模型与仿真 光伏发电系统是指利用半导体的光生伏特效应进行光电转 换的过程。光伏发电系统包括将太阳能转化为电能的光伏阵列 模块、含最大功率跟踪(MPYr)功能的DC/DC升压模块、逆变器 模块 J。根据各个模块的结构建立MATLAB仿真模型分别如 产生的污染严重得多,这样的系统一旦并入外部的主体电网必然 会产生严重的电能质量问题。 定稿日期:2017—04—21 基金项目:江苏省高校自然科学研究项目(14KJD470005) ElectricaJ Automation 51 《电气自动化)2ol 8年第4O卷第1期 能源发电控制技术 The New Energy Power Control Technology 图1光伏阵列仿真模型 图4并网光伏发电系统仿真模型 ●Powergui FFT Analysis fool 图2带MPPT功能的直流升压电路模型 Fti ̄E ;·n Io0 De h0p md Io 0 s \、 固 Utv' FFT r 州露口圄自四 ‘ ● 2 50 c leg selected s RQt ̄lh *●_ …' Ⅻ… ’ v 0-口I”O s4州 @Fnw一 ∞ 一一 …', O c一? F∞ m蚺I.f _崎fH2)5q M“ ● …H 0蚺-_~●…,H fHr1 7000 ㈣ ∞日 … v nf_… BⅢ…●_- v-妇 Hertz l==目 ~ 图5 电网侧输出电压波形图 图3三相SPWM逆变电路仿真模型 52 Electrical Automation 能源发电控制技术_—The New Energy Power Control Technolog —鲻  啜戮龋 皇 兰 !!堂竺 ... 曼竺 F丌竺 } H一 _二… 型曼撞匿鳘 。,、I}  。 File Ed v;Pw lm Tl+、ools 0·‘I由 v I口-Help 、尊固 . 口目精回 ' 图6单台充电桩模型 图1O 交流充电站电流波形 4谐波改善 4.1加装滤波器 图7充电站接入电网模型 !!. I脚{EdIt 系统谐波过人,7儿1 滤波器址一种广1‘先想剑的措施 分别对 ■匿 谴蠡浏 燃 ‘·n I口d‘脚 螂· 允电桩术加滤波器和』J【l装滤波 的筷 进行仿真(JJu装滤波器 后的模型如冈11所爪) :  }』 I ·、\ @ ·电口嚼¥雹 …● n.b l H一… j ● ’ …1 ’ s… 5●^y●s' … _ ~~ …r…● №……O cH …●…¨10∞ …— nc D ca u~ ’ o B●r…}…… ’ m●1 O F H……r 图1l接入滤波器的单台充电桩仿真模型 滤波前后的二相 流和电压波形,如图他~图l3所示。通 l 图8充电站交流电流波形及谐波 过刈 比发现,滤波器可以订效地滤除交流电|}1的谐波电流,大大 降低了电流的畸变率,使得哇土流车1l电 的波形均恢复至较为完美 的LI三弦波。 ∥ | 7;j 0 . I|0  | 1 :L ̄l FI 、‘ 蕊 。 J 、· J 图9交流光伏充电站模型 图12未加滤波器的电压和电流波形 ElectricaI Automation 53 《电气自动化}20i 8年第40卷第l期 能源发电控制技 The New Enerqv Power Control Tech 影响、从源头_I二减少J 刈电恻的冲击,从而减少了电网谐波源 .j -一 | / ≯ ㈣~…【一-J 因此应l炙优先选用 流光伏发电站,当光伏发电不足再考虑从电 网埘充电站进行允【乜 5 结束语 无沦怂光伏发l乜系统还是充电站仔!荷,接入电网都会产牛一 定的谐波,而交流充}U 式的光伏充电站接入电_,J系统刈 电H 。 、 r  j、 f 。 ; I ; 牛的谐波影响更为严再,【大1此需要考虑光伏充电系统的潴波改善 f . I I I  I: ’  1’ ,  I问题。JJ【1装滤波器足-一种改善游波的有效力 式,但足相对1-后期 改善,采片】f 流觅电方式的光伏充电站,则能从源头} 减少了刈 图l3加入滤波器之后电压和电流波形 电 的冲山,膻该作为优先之选。本文研究给大力发展的光伏‘ 允电桩i ,Ikfl'J,发腱方 探索提供广 的心路 仃儒的技术支撑. .4.2 直流充电方式下光伏充电站模型与仿真 除J,Ⅲ现谐波 的补救措 施,址 能从源头f 减少对电网 的特波污染呢?【J『以尝试利J}J 参考文献: 『1] 翠平.1太t ̄ttfig光伏发电发展现状及前景 J].农、Ik与技术 2015,35 光伏许刚发电系统对电 的影响研究综述 (23):168—170 『21陈 ,艾欣,吴涛, 光伏发电系统发 稳定的 流 电ff接给觅L 傩、站充电的方 ,l J].}乜力 动化设备,20I3,33(2):26—32 【3]朱小燕, 洋京电动 (1 充电站的睹波分析 j抑制 J]现代电子技 术,20I2,35(I8):179一I8I. 此种办式的卡}l 如 14 所l,J 4 柑 龙.刘忠珍.电动汽乍充电站醋波抑制办‘法的对t-L5 ̄"析[J].f乜力 系统保护 j控制,2012,40(19):1 39—143。 i 5]赵,『}呜, 一,贸儿波,等大窬}I±并删光伏}乜站技术综述 Jj电力系 统n动化,2011,35(12):101—107. 此时的光伏,发电系统发Ⅲ 稳定的直流电r工按对充【乜站进 行允电, 独组成r_一个…俸化 f61将拯. 于MA…II AB/Simulink的-z#fl光伏发电并网系统的仿真[J]. 电 j清洁能源,20I3,29(10):59—62 的稳定的微电网系统。 为这 种微电网系统rl『以实现臼发电、 允电,独●:于大电网之外,所以 尽竹作为电源的PV阵列千11作 FC Subwstem3 [7]袁洁,} 耀南.电动汽1t允放电系统的单相i电平整流器研究[J . 电 Cn动化,2014,36(1):33—35. [8]YANG sIllCttUN,ZttAO QIAN,TANG TIEQIAO.Modeling electdc 。vehMe’s following behavim and rill rllelical tests【J]J Cent South Univ,2014(21):4378—4385 为负载的充电桩郁会产q|谐波, I足不会埘外部的大电r阍J qi 【作者简介l罗为(1979-)女,江苏徐州人,硕士,高级工程师;多年企业 图14直流光伏充电站模型 开发与工程经验.双师型教师,基金项目主持人,研究方向为电力系统自 动化、新能源技术等 新能源、电力电子技术 姚希(1994一)男,江苏南通人,学士,研究方向为 (上接第50页) (2)传统综合评仙算法仪埘电能质{l{=排序和分档.容易忽视 『5]13(1)Ll_EN M U J unde,standing I)t’w quality problems,voltage sags and inter—iuption[M]New York:IEEE Press.2000. [6]¨禹清,彭建存,毛丽林,等.考虑川厂】 ld 求的j乜能质挝综台 r电能质iJt治理 : 的内 。本文埘传统DEA f-{?i力’法进行1r 改进,采』玎交叉DEA分析方法..交叉DEA分析 法分析复杂, 需求解大 的线性规划方程,本义利用t程软什编译综合交义 DEA分析的程序。 分布式电源接入的电能质量分析] 作r 【】 以对综合评估结粜进行合理排序。 flII[J J电 J系统门动化,2010,34(12):48—52. f 7]林海 .I 质}l±指怀的完善化及 展望l J] ·《电机I:程学报, 20l4.36(10):34-29. 8】Ii瑞祺.分 式发I乜 j做网系统多¨标优化没计 j协调 制研究 【D1济I#-J:I『I东大学,201 3 {9]f1} 漾,陈皓勇,刈旧特,等分 式电泺电能质墩综合评t^力‘法 [J].1f】J 电机f.程学报,2014,36(9):34—25 『10] ROBERT J,SCHII 1 ING JAMES,CARRO[ I J Approximation of n0nlinear svstPn1s with radial basis fun,_-tion neural networks『J] IEEE _rransaetions OI1 Neural Networks,2001,12(1):21-28. (3)分 式电源接入前,接入不¨电能质量治理装置,采 交叉DEA方法进行评估。能根据用户的 ㈦需求进行接入前渝 q!,让J1】户f!J!lJ的电能质量更好地实现【太I需供电的交互供电方式。 参考文献: f 1]刘壮志,l :柏蚌,牛尔晓智能电网 府求响 均衡分析发展趋势 [J].电网技术,201 3,23(6):37—46. [2]MARl()V F PEREIRA,LEONTINA MVG PIN ro.Application of sensitivity analysis of load supplying capa1)ility to inletaclive transmission [I 1]I/EDOYI E,R H GREEN.Effi(·ietl(-y and【 OSS efficient )’in DEA: 【-ivations nieanings all(t uses[J].J Opl ties Soc,1994,45(5):567 578. 『1 2]陈忠、 华丽,李鹏电能质} 及其治删新技术 J]}乜网技术, 2002,36(7):26—37. 『I3 1秦毅,委钧.J、 用MATI AB解决常川j DEA懊 的评价分析 .I J电 』j街编 技巧 j维移 ,2013,32(22):40—48 rX1)ansiun plannmig[J 1.IEEE l'ransaeti,)ns‘)n l’‘)wel Apparent a¨‘I systems,I985,104(2):381—389. 『3]U{f址明, 待待,张晶.智能l乜网条件下的需求响心关键技术l川. 中【目电机f 程学报,2014,16(5):34-2. f 4]张饮, {i锡凡。E建学,等.电力m场下需求响应研究综述[J]电力 系统一动化,2008,32(3):97—106 【作者简介】钟建伟(1972-),男,湖北恩施人,教授,专业为电气工程,研 究方向为配电自动化与分布式发电等 【通信作者】姜芮(1994一),女,湖北武汉人,硕士生,专业为电气工程,研 究方向为配电自动化与分布式发电 54 Electrical Automation 

因篇幅问题不能全部显示,请点此查看更多更全内容