【導(dǎo)讀】然而，分布式發(fā)電的隨機性、小容量、小慣性、低過載能力等缺點，以及分布式。技術(shù)的出現(xiàn)就是為了解決這些難題?；A(chǔ)上分別詳細分析了在PQ控制以及VF控制下逆變型分布式電源的故障輸出特性，最后闡述了微電網(wǎng)的配置、保護層次和邏輯，以及基于全局信息。的集中式保護方案。

　　

【正文】 沖的發(fā)生是按對稱方式發(fā)送的，它產(chǎn)生波形的幅值和直流側(cè)的電容電壓有關(guān)。設(shè) CU 為直流側(cè)電容電壓，逆變器輸出三相電壓瞬時值分別為SAu 、SB、SCu，他們之間的關(guān)系如式 (29)所示。其中， K 為常數(shù)，稱作逆變器的調(diào)制比，與 IBDG 電路主結(jié)構(gòu)和電壓脈寬有關(guān) ， ? 為IBDG 輸出電壓和同步電壓參考值之間的夾角。 ?????????????)120cos()120cos()cos(?????wtKUuwtKUuwtKUucSCcSBcSA （ 29） 在系統(tǒng)發(fā)生不對稱故障的情況下， IBDG 中會流過負序、零序電流。通常情況下，由 于 IBDG 直流側(cè)并聯(lián)的電容容量有限，不對稱電流的流過會對直流側(cè)的電壓產(chǎn)生影響。零序電流與 IBDG 輸出的正序電壓相乘得到的三相瞬時功率和為零，所以它對直流側(cè)電壓沒有影響。但是對于負序電流來說，它與 IBDG 輸出的正序電壓相乘，計算得到三相瞬時功率之和將會為一個二倍工頻的波動頻率。它會影響到 IBDG 有限容量的直流電容電壓，會使直流側(cè)電壓產(chǎn)生一個二倍工頻的擾動，該結(jié)論在眾多文獻中得到推導(dǎo)和論證 12，并且有文 獻進行了仿真和實驗驗證 13。 直流側(cè)電容電壓在考慮電容電壓二倍頻波動后表示為： )2(2 ????? wtUUU mdcC （ 210） 式中 dcU 為電容的直流分量， mU2 為二倍頻擾動的電壓幅值， ? 為初相角。將式(210)代入式 (29)，得到在不對稱故障情況下 IBDG 出口三相電壓的瞬時值表達式，如式 (211)所示。 安徽工業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 共 46 頁 第 18 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ??????????????????????????????????????????????????)1203cos(2)120cos(2)120cos()1203cos(2)120cos(2)120cos()3cos(2)cos(2)cos(222222?????????????????????wtUKwtUKwtKUuwtUKwtUKwtKUuwtUKwtUKwtKUummdcSCmmdcSBmmdcSA (211) 可以看出，因為逆變器直流側(cè)的電容電壓二倍頻擾動的存在，使得 PWM輸出的瞬時電勢中除了含有基頻正序量（第一項）、基頻負序量（第二項），還產(chǎn) 生了三倍頻正序量，故此時 IBDG 還由一個負序源和三次諧波源組成。以兩倍工頻頻率波動的直流側(cè)電容電壓的幅值與直流源的大小以及并聯(lián)電容的容值相關(guān)，電容越大，直流側(cè)的電壓越穩(wěn)定，同時二倍頻波動幅度越小。實際的運用中，通常采用硬件和軟件兩種方式來減小直流側(cè)電容電壓的波動：在控制環(huán)節(jié)中加入低通濾波器，在功率控制環(huán)中采用積分平均值的算法，都能夠有效的抑制二倍頻波動電壓的幅值，減少 IBDG 輸出的負序和三次諧波分量，使其幅值的數(shù)量級與高次諧波接近。 基于以上分析表明，在不對稱短路故障下，研究 IBDG 的輸出特性，可以忽略其輸 出電壓中的負序分量和三倍頻量的影響，將其近似等效為只包含基頻正序量的電壓源。所以，從系統(tǒng)側(cè)看進去， IBDG 出口對系統(tǒng)零序、負序電壓相當于短路，所以認為 IBDG 的零序、負序內(nèi)阻等于逆變器與系統(tǒng)間的連接電抗 X。 以兩相相間短路為例，如圖 210 所示的三相電路中，當 k點發(fā)生兩相相間短路時，相對應(yīng)的序網(wǎng)絡(luò)等值電路如圖 211所示， .1U 為相間短路時 IBDG 出口處的正序等效電動勢。 I B D GLoa dZkAI? kBI? kCI?L ineZkkAU? kBU? kCU? 圖 210 BC 相間短路電路圖 安徽工業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 共 46 頁 第 19 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ +jXeqE? 1kU? 1Lin eZ 1L o a dZk+1U?1I 1kI? 1LI? jX 2kU? 2L i neZ 2L oa dZk+2U?2I? 2kI? 2LI? jX 0kU? 0L i neZ 0L oa dZk+0U?0I 0kI? 0LI? 圖 211 序網(wǎng)絡(luò)等效電路圖 BC 相間短路的邊界條件為 ?????????kCkBkCkBkAUUIII?????00 （ 212） 將式 (212)代入式 (28)，可以得到用序分量表示的短路邊界條件為： ?????????2121000kkkkkUUIII????? （ 213） 由上式可以看出，兩相相間短路時，沒有零序網(wǎng)絡(luò)，滿足此邊界條件的復(fù)合序網(wǎng)如圖 212 所示。 2U?1Lin eZ+11L o a dZ+1kU? 1LI?2L ineZ+I?2L oa dZ+2kU? 2LI?jX 21 kkII ?? ?? 圖 212 BC 相間短路復(fù)合序網(wǎng) 由于恒壓恒頻控制，故障前后 IBDG 的輸出電壓 .1U 恒定，在系統(tǒng)阻抗已知的情況下，可以求得故障后的正序電流（線路與負載的正、負序等效阻抗相等）： L o a dL in eL in eL o a dL in e ZjXZ jXZZZUI?????22)(11?? （ 214） 可見，由于負序網(wǎng)絡(luò)的并聯(lián)導(dǎo)致系統(tǒng)總阻抗減小，正序電流較正常運行時有所增加。 IBDG 流過的負序電流有： 安徽工業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 共 46 頁 第 20 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 12 22 IZjXZ ZI L o a dL in e L o a d ?? ????? （ 215） 由式（ 215），故障后 IBDG 會流過較大的負序電流。這是因 為 IBDG 的逆變器出口對負序電壓短路，當系統(tǒng)發(fā)生不對稱故障時，只有連接電抗 X以及 IBDG 到故障點間的線路阻抗 LineZ 對負序電流起限流作用，因此很容易在 IBDG 中產(chǎn)生負序過電流。 同時， IBDG 出口保護安裝點的負序電壓為： L o a dL o a dL i n eL i n eL i n eL o a d ZjXZZZjXZ UjXZjXIU ?????? ?????? 222 2 122 ??? （ 216） 由于 IBDG 的逆變器出口對負序電壓短路，保護安裝點采集到的負序電壓是負序電流在連接電抗 X 上的壓降。然而，相較于線路阻抗 LineZ 及負荷等效阻抗 LoadZ ， IBDG的連接電抗 X 很小，因此當系統(tǒng)中發(fā)生不對稱短路故障后 IBDG 出口采集到的負序電壓也很小（對于其它類型的不對稱短路故障，零序電壓也有相同的結(jié)論）。 綜上所述，當系統(tǒng)發(fā)生不對稱短路故障 后，采用恒壓恒頻控制 IBDG 出口的正序電壓保持不變，正序電流增大，同時出現(xiàn)明顯的負序電流。由于 IBDG本身結(jié)構(gòu)的關(guān)系，其零、負序電壓不明顯。 恒功率控制下 IBDG 的故障輸出特性分析 由于恒功率控制與恒壓恒頻控制不同，其目的是使 IBDG 輸出的恒定的有功功率和無功功率，不能夠維持系統(tǒng)的電壓和頻率，因此在孤島運行下，恒功率控制的 IBDG 不能單獨帶負荷運行，需要恒壓恒頻控制的 IBDG 配合為系統(tǒng)供電。 此處為了簡化理論分析，仍以圖 214 所示的 IBDG 單獨供電系統(tǒng)，對恒功率控制的故障輸出特性進 行分析如下。 1) 三相短路故障 在研究三相短路故障下恒功率控制 IBDG 的輸出特性時，與上節(jié)相似，仍采用單相電路進行分析。 正常運行時 ， IBDG 的輸出功率如式（ 217）所示。 )(3 2. L oa dL ine ZZIjQPS ???? （ 217） 線路末端有三相金屬性接地故障發(fā)生時，逆變器出口端的電壓、電流和功率之間的關(guān)系如式 (218)。 .39。*. 39。239。. 33 IUZIS Lin e ?? （ 218） 可知，因為故障 后的系統(tǒng)阻抗 由 （ LoadLine ZZ ? ）減小為 LineZ ， PQ 控制下的 IBDG將增大輸出電流 I 為 I? 來保 持輸出功率不變，同時，出口電壓 U降低為 U? 。故障點越靠近分布式電源，系統(tǒng)的等值阻抗越小，電壓就越低，電流輸出值就越大。當輸出電流達到 IBDG 的設(shè)定極限值之后將不再增加。 安徽工業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 共 46 頁 第 21 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 綜上所述，當系統(tǒng)中發(fā)生三相接地短路故障時， PQ控制下的 IBDG 故障特性根據(jù)故障的嚴重程度不同，可分為以下兩段定量關(guān)系： （ 1）當輸出電流未達到 IBDG 設(shè)定電流極限時滿足： )(3 m axIIUIS ?? ， IBDG 對外表現(xiàn)出一恒功率電源，出口端電壓隨故障電流輸出值的增大而減小。 （ 2）當輸出電流達到 IBDG 設(shè)定電流極限時滿足：fZIU ?? max39。， IBDG 對外表現(xiàn)出一恒定電流源。 綜上可知，當故障電流達到極限之后，分布式電源內(nèi)部的保護裝置會動作切除。因此在后續(xù)分析中，僅考慮該控制下的 IBDG 為一恒功率源。 2) 不對稱故障 對于恒功率控制 IBDG 的不對稱短路故障分析，仍采用 節(jié)的結(jié)論，認為三相對 稱調(diào)制控制的電壓源型逆變器是一個只含有基頻正序量的電壓源。 采用對稱分量法進行分析，故障后序網(wǎng)絡(luò)電路可參考 節(jié)中的圖 211。 故障前 IBDG 的輸出功率有：