基于逆变器的微电网中的定向元件

《IEEE Transactions on Power Delivery》：A Directional Element for Inverter-Based Microgrids

针对基于电力电子接口的可再生能源在微网中接入引发的故障电流特性差异问题，提出了一种基于电流相位角变化的方向元件和微网保护方案，通过MATLAB Simulink仿真和FPGA硬件在环实验验证，其性能优于传统ANSI 67和51V保护方案。

　　

摘要：

通过电力电子接口将可再生能源集成到系统中，在电力传输和微电网中变得越来越普遍。与同步发电机相比，这些能源的故障电流特性有所不同，这主要是由于电力电子开关的电流限制及其电力电子接口的控制系统所致。由于逆变器的独特故障电流特性，当微电网中存在基于逆变器的分布式能源资源时，传统的方向元件可能会发生故障。因此，本文提出了一种用于在故障期间确定电流方向的方向元件。该方向元件通过评估电流相位角的变化来确定故障电流的方向。此外，还引入了一种保护方案来防止微电网发生短路故障。通过在MATLAB Simulink软件中对基于逆变器的基准微电网进行不同场景的仿真，评估了所提出的方向元件和保护方案的有效性。所提出方法的性能也通过实验进行了验证，并与基于FPGA的控制器和物理继电器的控制器硬件中的方向过流保护（ANSI规范：67）和电压限制过流保护（51V）进行了比较。