带光储系统的模块化电力电子变压器在配电网中的仿真研究.pdf

### 带光储系统的模块化电力电子变压器在配电网中的仿真研究 #### 摘要与背景 本文探讨了带有光储系统的模块化多电平转换器电力电子变压器（Modular Multilevel Converter Power Electronic Transformer，MМC-PET）在配电网中的应用与优势。随着分布式能源（如太阳能光伏发电）的广泛部署以及电网对于高效率和灵活性的需求增加，传统的配电系统面临着前所未前的挑战。MМC-PET作为一种新兴技术，在满足这些需求方面展现出了巨大的潜力。 #### MМC-PET的优势 MМC-PET在配电网中具备以下几个显著优点： 1. **体积小巧**：相比传统变压器，MМC-PET拥有更紧凑的设计，这有助于节省空间资源。 2. **新能源接入便利**：MМC-PET通过其高压直流(HVDC)和低压直流(LVDC)母线支持新能源接入，特别是光伏(PV)系统和储能系统的集成。 3. **潮流可控**：能够有效控制电力流动方向，这对于稳定电网运行至关重要。 4. **改善动态特性**：可以增强电网的稳定性和响应速度，从而优化整个配电网络的性能。 5. **单位功率因数运行**：能够在一次侧实现单位功率因数运行，提高了电网的整体效率。 6. **能量路由器功能**：在配电网中充当“能量路由器”，促进分布式能源的有效利用和电力传输。 #### 新型拓扑结构与储能系统集成 为充分利用MМC-PET的优点，文中设计了一种新的拓扑结构，该结构采用三重化直流/直流(DC/DC)变换器作为储能系统的接口。这种设计不仅可以提高系统的可靠性，还能更好地协调光伏系统和储能系统之间的能量交换。光储系统通过MМC-PET的低压直流母线接入电网，实现了高效的能量管理。 #### 协调控制策略 针对光储系统的协调控制提出了具体方案。此方案包括对MМC-PET的各级控制器和光储变流器控制器的设计。通过这种协调控制，可以确保在不同运行条件下系统都能高效稳定地运行。特别地，当发生电压深度跌落时，储能系统能够迅速响应，提供必要的电力支持，从而保证电网的稳定运行。此外，通过储能系统的调节作用，还可以缓解光伏间歇性发电对电网的影响。 #### 仿真验证 为了验证所提出的MМC-PET与光储系统集成方案的有效性，作者使用Simulink进行了仿真研究。仿真结果显示，该方案不仅能够有效地应对各种运行状况，而且还能显著提升电网对新能源的接纳能力。尤其是，通过模拟电压深度跌落情况下的系统响应，进一步证实了储能系统在维持电网稳定性方面的重要作用。 #### 结论 带光储系统的MМC-PET在配电网中的应用具有重要的现实意义和技术价值。通过采用新型拓扑结构和先进的协调控制策略，不仅能够提高电网的灵活性和稳定性，还能促进分布式能源的有效整合与利用。未来的研究将进一步探索如何优化MМC-PET的设计及其控制策略，以适应更加复杂多变的电力系统需求。