- 頭條陸軍工程大學科研團隊在含脈沖負載的光儲微電網研究上取得新進展2022-10-17 作者：崔灝然、王金全 等 | 來源：《電氣技術》 | 點擊率：導語結合工程實際和面臨的應用問題，為了分析含脈沖負載光儲微電網的運行特性，探究提升光儲微電網電能質量的途徑，陸軍工程大學國防工程學院的研究人員崔灝然、王金全等人，在2022年第6期《電氣技術》上撰文，以交直流混合微電網為研究背景，構建“光伏+儲能+逆變器+脈沖負載”的拓撲結構，搭建相應的仿真和試驗平臺。
近年來，為改變以化石能源為主的發電現狀，推動電能供給側結構的轉型，緩解全球環境污染問題，以太陽能、風能為代表的可再生能源越來越受到重視。在微電網中，光伏發電的穩定性受到天氣等因素的制約，需要并入儲能系統對電能進行消納，維持系統內供電穩定，這樣就構成了光儲微電網。
隨著軍事裝備的更新換代，以相控陣雷達為代表的先進裝備被廣泛應用。雷達的負荷特性呈連續脈沖狀，這類負荷被稱為脈沖負載。采用多源并聯的光儲微電網為脈沖負載供電，一方面可以增強雷達等重要負荷的供電可靠性，另一方面由于太陽能等新能源的引入，可以減少柴油發電機的燃油消耗，達到節能減排的目的，特別是能夠緩解偏遠地區油料運輸、存儲的壓力，具有重要的實用價值。
但這類微電網容量有限，光伏功率輸出具有強烈的隨機性，脈沖負載帶來的高頻率、高功率連續沖擊會造成母線電能質量下降。
針對含脈沖負載微電網的相關研究，多以柴油機、儲能系統、直流微電網、市電接逆變器帶脈沖負載為主。
- 有研究人員構建柴油發電機-整流器-雷達脈沖負載的試驗平臺，分析濾波電容、脈沖負載的峰值功率、占空比和開關周期對系統動態特性的影響規律。
- 有研究人員將模糊控制引入柴油機調速系統中，減少脈沖負載條件下柴油發電機的轉速波動，改善發電機輸出電能質量。
- 有研究人員針對逆變器帶脈沖負載系統進行仿真建模和試驗測試，分析脈沖負載不同工作模式對逆變器運行的影響規律，但是直流端采用恒壓源為逆變器供電，相當于系統容量無限大，削弱了脈沖負載對系統的影響。
- 有研究人員以現代電子雷達為研究對象，提出脈沖負載新型等效拓撲，建立基于開關函數的脈沖負載大信號模型。
- 有研究人員針對直流微電網，利用超級電容快速響應的特性，構建混合儲能供電的結構，抑制直流微電網中脈沖負載引起的功率波動。但是雷達多為交流負載裝備，在供電時只能將其看作“黑箱”，無法改變其內部直流系統結構，在工程應用中難以直接使用直流母線為雷達負載供電。
- 有研究人員針對交直流微電網并網和孤島兩種工作模式，提出多源協調潮流控制策略，提升了脈沖負載條件下微電網的穩定性，但是所用脈沖負載的脈沖頻率很低，與雷達負載實際工況有較大差距。
結合工程實際和面臨的應用問題，為了分析含脈沖負載光儲微電網的運行特性，探究提升光儲微電網電能質量的途徑，陸軍工程大學國防工程學院的研究人員崔灝然、王金全等人，在2022年第6期《電氣技術》上撰文，以交直流混合微電網為研究背景，構建“光伏+儲能+逆變器+脈沖負載”的拓撲結構，搭建相應的仿真和試驗平臺。
圖1 微電網系統結構
研究人員通過仿真和試驗分析脈沖負載不同工作模式對微電網電能質量的影響規律；通過仿真進一步探究脈沖負載條件下，光照強度變化對光儲微電網穩定運行的影響，為含脈沖負載光儲微電網的應用設計提供依據。
圖2 試驗裝置
他們的研究結果表明，脈沖負載工作時，造成光儲微電網頻率波動、直流電壓波動、交流電壓波動。當脈沖負載峰值功率PL越高、占空比D為50%～60%、脈沖周期T為60～80ms時對系統電能質量影響最大。另外，在脈沖負載條件下，隨著光照強度的變化，當光伏單元輸出功率與負載平均功率接近時，會使蓄電池處于高頻充放電切換狀態，影響系統的可靠性和蓄電池的使用壽命，應避免系統處于這種狀態。
本文編自2022年第6期《電氣技術》，論文標題為“含脈沖負載光儲微電網運行特性研究”，作者為崔灝然、王金全 等。
