改进电阻型高温超导限流器在含光伏的电力系统应用研究-solarbe文库

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改进电阻型高温超导限流器在含光伏的电力系统应用研究 II 摘要随着社会发展对能源需求的日益增长和化石能源的枯竭，化石能源引起环境污染问题也日趋严重。太阳能储备大，分布范围广，且是一种清洁无污染的新能源，太阳能作为当今最理想环保的能源之一，已经得到人类越来越广泛的应用。随着光伏接入电网容量不断增加，电力系统中短路电流不断增大，对电力设备产生巨大威害，甚至威胁人身安全。为使短路电流值限制在开关设备的额定范围内，出现许多限制故障电流的电力设备，含光伏的电力系统最好的是电阻型超导故障电流限流器。电阻型 SCFCL 结构简单、触发快，系统正常运行时电阻型 SCFCL 对其无影响；若发生短路故障时电阻型 SCFCL 的电阻将迅速增大，限制短路电流。电阻型 SCFCL 能够检测、迅速触发及限流，具有自恢复功能。电阻型 SCFCL 能有效限制短路电流，而且可以提高电网供电质量。本文首先介绍光伏发电系统的基本原理及其各主要系统元件的特性；阐述太阳能电池的基本工作原理；比较各种 MPPT 算法；分析逆变器结构及工作原理；然后综述超导体的基本特性和电性机理，通过分析 SCFCL 的不同样机结构，了解它们各自的特点和工作原理。基于含光伏发电系统的电网对 SCFCL 的要求，最后重点研究改进电阻型 SCFCL 的基本工作原理与限流特性。本文对利用电阻型 SCFCL 进行限流的三电平逆变器光伏发电系统，利用 Matlab/Simulink 进行仿真研究。当在负载端出现各种短路故障时，将限流器分别置于光伏端 B1 处、负载端 B2 处和电网端 B3 处，分别得到光伏端 B1 处、负载端 B2 处和电网端 B3 处限流前后的电压和电流值，当限流器置于光伏端 B1 处时，没有出现限流现象，这是因为光伏系统相当于一个电流源，其电流大小基本取决于光照强度，与电力系统短路与否无关，因而其电流基本接近于恒定，因而在光伏端放置限流器，不可限流。在负载端放置限流器限流效果最佳，因为限流器离故障点越近，限流效果越好。当限流器置于电网端时，有限流效果，但没有负载端明显，因为限流器离故障点较远，因而限流效果较差。本文通过仿真研究表明，电阻型限流器安装在适当的位置可以有效限制短路故障电流，可以有很好的限流效果。提高含光伏的电力系统的稳定性，改善电网的电能质量。关键词改进电阻型高温超导限流器； MPPT ；光伏发电系统；短路故障