计及光伏变流器运行约束的并网点不平衡电压最优治理方法

唐雅洁; 冯启帆; 龚迪阳; 林达; 李志浩; 夏杨红

doi:10.7500/AEPS20241022003

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计及光伏变流器运行约束的并网点不平衡电压最优治理方法

研制与开发 | 更新时间：2025-09-25

- 计及光伏变流器运行约束的并网点不平衡电压最优治理方法
- Optimal Mitigation Method for Unbalanced Voltage at Point of Common Coupling Considering Operation Constraints of Photovoltaic Converter
- 电力系统自动化 2025年49卷第18期页码：182-194
- 作者机构：
  
  1.国网浙江省电力有限公司电力科学研究院，浙江省杭州市 310014
  2.浙江大学电气工程学院，浙江省杭州市 310027
- 作者简介：
  
  唐雅洁(1993—)，女，硕士，工程师，主要研究方向：新能源功率预测、分布式光伏运行与控制。E-mail：tyj_11@163.com
  冯启帆(1999—)，男，通信作者，博士研究生，主要研究方向：分布式光伏发电、配电网电能质量。E-mail：12110032@zju.edu.cn
  龚迪阳(1993—)，男，硕士，工程师，主要研究方向：分布式电源及微网、人工智能应用。E-mail：diyang915@outlook.com
- 基金信息：
  
  国网浙江省电力有限公司科技项目：“高渗透率分布式光伏并网主动支撑及运行控制技术研究与应用”(5211DS230003);所提控制策略与现有变流器并网点电压支撑方案的对比
- DOI：10.7500/AEPS20241022003
  中图分类号：
- 收稿日期：2024-10-22，
  
  修回日期：2025-03-16，
  
  网络出版日期：2025-07-24，
  
  纸质出版日期：2025-09-25
- 稿件说明：
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唐雅洁,冯启帆,龚迪阳等.计及光伏变流器运行约束的并网点不平衡电压最优治理方法[J].电力系统自动化,2025,49(18):182-194.

TANG Yajie,FENG Qifan,GONG Diyang,et al.Optimal Mitigation Method for Unbalanced Voltage at Point of Common Coupling Considering Operation Constraints of Photovoltaic Converter[J].Automation of Electric Power Systems,2025,49(18):182-194.
唐雅洁,冯启帆,龚迪阳等.计及光伏变流器运行约束的并网点不平衡电压最优治理方法[J].电力系统自动化,2025,49(18):182-194. DOI： 10.7500/AEPS20241022003.

TANG Yajie,FENG Qifan,GONG Diyang,et al.Optimal Mitigation Method for Unbalanced Voltage at Point of Common Coupling Considering Operation Constraints of Photovoltaic Converter[J].Automation of Electric Power Systems,2025,49(18):182-194. DOI： 10.7500/AEPS20241022003.

摘要

大量三相不平衡设备的并网将导致三相电压不平衡，严重威胁配电网的电能质量。除专用电能质量治理设备外，利用配电网中光伏变流器的剩余容量进行不平衡电压的治理是抑制电能质量污染的有效方法。文中提出了利用三相分布式光伏变流器治理并网点不平衡电压的最优控制策略。首先，将治理后并网点不平衡电压最小化的问题建模为一个考虑电路定理、电流限幅、功率平衡、功率振荡的优化问题；其次，分析了该问题物理约束的几何性质，得到了不同条件下可行域的边界和最优点的取值；然后，据此设计了最小化并网点负序电压的控制策略，该控制策略的实现不依赖电网阻抗信息，并可以保证光伏阵列输出最大可用功率；最后，通过硬件在环实验验证了所提控制方法的有效性。

Abstract

The integration of large number of three-phase unbalanced devices into the power grid leads to three-phase voltage unbalance issues

which seriously threaten the power quality of the distribution network. In addition to the specialized power quality mitigation equipment

using the residual capacity of the photovoltaic (PV) converter in the distribution network to mitigate unbalanced voltage is an effective way to suppress power quality pollution. This paper proposes an optimal control strategy for mitigating unbalanced voltage at the point of common coupling (PCC) by using three-phase distributed PV converter. First

the minimization problem of unbalanced voltage at the PCC after mitigation is modeled as an optimization problem considering circuit theorem

current limiting

power balance

and power oscillation. Secondly

the geometric properties of the physical constraints for the problem are analyzed

and the boundary of the feasible region and the optimal value are obtained under various conditions. Then

the corresponding control strategy is designed to minimize the negative-sequence voltage at the PCC. The implementation of the control strategy does not require the power grid impedance information while the maximum output power of the PV array can be guaranteed. Finally

the effectiveness of the proposed control method is verified by the hardware-in-the-loop (HIL) experiment.

关键词

Keywords

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