多能互补园区直流配网关口变换器研制
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第 40 卷 第 5 期：0188-0195 2019 年 10 月
电力电容器与无功补偿 Power Capacitor & Reactive Power Compensation
DOI:10.14044/j.1674-1757.pcrpc.2019.05.032
Vol.40，No.5：0188-0195 Oct. 2019
Abstract: In recent years，the issue of environmental pollution has become increasingly prominent and new energy application has developed greatly. The creation of intelligent，efficient，sustainable develop⁃ ment of the multi⁃energy complementary park is the trend of development. DC distribution gateway con⁃ verter is an important part of the multi⁃energy complementary park. In this paper，a kind of DC distribu⁃ tion network gateway converter is designed by based on NPP topology structure，reactor⁃capacitor⁃reactor （LCL）serial and shunt filtering system and SPVWM modulation system by way of analyzing the structure of DC distribution network and topology structure of converter at different scenarios. The working princi⁃ ple，parameter calculation and realization method of this converter are introduced. Finally，the effective⁃ ness to achieve the method is verified by simulation test closed⁃loop test of control and protection system. Keywords: multi⁃energy complementary park；DC distribution network；converter；LCL filter
多能互补园区直流配网关口变换器研制
刘争艳，罗海云，王文萃，李佩泫，熊家祚
（西安西电电力系统有限公司，西安 710065）
摘 要：近年来，环境污染问题日益突出，新能源应用得到很大的发展，打造智能、高效、可持续发 展的多能互补园区是发展的趋势所在。直流配网关口变换器是多能互补园区的重要组成部分。本 文通过分析直流配网架构及不同场景下变换器的拓扑结构，设计了一种基于 NPP 拓扑结构、电抗 器-电容器-电抗器（LCL）串并联的滤波系统及 SPVWM 调制方法的直流配网关口变换器。介绍了 此变换器的工作原理、参数计算、实现方法。最后，通过仿真试验及控保系统闭环测试证明了该实 现方法的有效性。 关键词：多能互补园区；直流配网；变换器；LCL 滤波器
多能互补是按照不同资源条件和用能对象，采 取多种能源互相补充，以缓解能源供需矛盾，合理 保护和利用自然资源，同时获得较好的环境效益的 用能方式。多种能源之间相互补充和梯级利用达
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收稿日期：2019⁃01⁃28
· 188 ·
到了 1+1>2 的效果，从而提升能源系统的综合利用 效率，缓解能源供需矛盾。自提出多能互补后，中 央收到地方申报的多能互补集成优化示范工程建 设项目超过 500 个，首批多能互补集成优化示范工 程 入 选 项 目 共 计 23 个 ，可 见 多 能 互 补 热 情 之 高 涨。《能源发展“十三五”规划》将“实施多能互补集 成优化工程”列为十三五能源发展的主要任务。可 见，多能互补市场方兴未艾，是未来能量系统发展 的必然趋势[1]。
0 引言
近年来，能源需求与短缺已成为尖锐的问题， 环境污染问题日益突出，节能减排、大规模利用可 再 生 能 源 、低 碳 经 济 已 经 成 为 世 界 各 国 一 致 的 目 标。以光伏和风电为代表的新能源应用比例不断 提升，分布式能源应用得到很大的发展，正促使人 们转向更绿色高效的能源解决方案。2017 年初，首 批多能互补集成优化示范工程项目出炉，标志着多 能互补的序幕拉开。
电力系统的变革，逐渐走到了增量配电、多能 互补的层次，配电网的优化升级显得势在必行。配 电网直流输电成换环节， 有效提高系统效率，提高电能质量；有助于节省供
2019 年第 5 期
刘争艳，等 多能互补园区直流配网关口变换器研制
（总第 185 期）
电走廊，提升输电容量，提高配电网扩容经济性。 因此研究基于直流的配电网络，成为国内电力系统 的热点。是未来城市电网配电系统扩容、多能互补 园区解决供电的理想实现手段[4-6]。
Development of DC Distribution Gateway Converter in Multi⁃energy Complementary Park LIU Zhengyan，LUO Haiyun，WANG Wencui，LI Peixuan，XIONG Jiazuo （Xi’an XD Power Systems Co.，Ltd.，Xi’an 710065，China）
电力电容器与无功补偿 Power Capacitor & Reactive Power Compensation
DOI:10.14044/j.1674-1757.pcrpc.2019.05.032
Vol.40，No.5：0188-0195 Oct. 2019
Abstract: In recent years，the issue of environmental pollution has become increasingly prominent and new energy application has developed greatly. The creation of intelligent，efficient，sustainable develop⁃ ment of the multi⁃energy complementary park is the trend of development. DC distribution gateway con⁃ verter is an important part of the multi⁃energy complementary park. In this paper，a kind of DC distribu⁃ tion network gateway converter is designed by based on NPP topology structure，reactor⁃capacitor⁃reactor （LCL）serial and shunt filtering system and SPVWM modulation system by way of analyzing the structure of DC distribution network and topology structure of converter at different scenarios. The working princi⁃ ple，parameter calculation and realization method of this converter are introduced. Finally，the effective⁃ ness to achieve the method is verified by simulation test closed⁃loop test of control and protection system. Keywords: multi⁃energy complementary park；DC distribution network；converter；LCL filter
多能互补园区直流配网关口变换器研制
刘争艳，罗海云，王文萃，李佩泫，熊家祚
（西安西电电力系统有限公司，西安 710065）
摘 要：近年来，环境污染问题日益突出，新能源应用得到很大的发展，打造智能、高效、可持续发 展的多能互补园区是发展的趋势所在。直流配网关口变换器是多能互补园区的重要组成部分。本 文通过分析直流配网架构及不同场景下变换器的拓扑结构，设计了一种基于 NPP 拓扑结构、电抗 器-电容器-电抗器（LCL）串并联的滤波系统及 SPVWM 调制方法的直流配网关口变换器。介绍了 此变换器的工作原理、参数计算、实现方法。最后，通过仿真试验及控保系统闭环测试证明了该实 现方法的有效性。 关键词：多能互补园区；直流配网；变换器；LCL 滤波器
多能互补是按照不同资源条件和用能对象，采 取多种能源互相补充，以缓解能源供需矛盾，合理 保护和利用自然资源，同时获得较好的环境效益的 用能方式。多种能源之间相互补充和梯级利用达
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收稿日期：2019⁃01⁃28
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到了 1+1>2 的效果，从而提升能源系统的综合利用 效率，缓解能源供需矛盾。自提出多能互补后，中 央收到地方申报的多能互补集成优化示范工程建 设项目超过 500 个，首批多能互补集成优化示范工 程 入 选 项 目 共 计 23 个 ，可 见 多 能 互 补 热 情 之 高 涨。《能源发展“十三五”规划》将“实施多能互补集 成优化工程”列为十三五能源发展的主要任务。可 见，多能互补市场方兴未艾，是未来能量系统发展 的必然趋势[1]。
0 引言
近年来，能源需求与短缺已成为尖锐的问题， 环境污染问题日益突出，节能减排、大规模利用可 再 生 能 源 、低 碳 经 济 已 经 成 为 世 界 各 国 一 致 的 目 标。以光伏和风电为代表的新能源应用比例不断 提升，分布式能源应用得到很大的发展，正促使人 们转向更绿色高效的能源解决方案。2017 年初，首 批多能互补集成优化示范工程项目出炉，标志着多 能互补的序幕拉开。
电力系统的变革，逐渐走到了增量配电、多能 互补的层次，配电网的优化升级显得势在必行。配 电网直流输电成换环节， 有效提高系统效率，提高电能质量；有助于节省供
2019 年第 5 期
刘争艳，等 多能互补园区直流配网关口变换器研制
（总第 185 期）
电走廊，提升输电容量，提高配电网扩容经济性。 因此研究基于直流的配电网络，成为国内电力系统 的热点。是未来城市电网配电系统扩容、多能互补 园区解决供电的理想实现手段[4-6]。
Development of DC Distribution Gateway Converter in Multi⁃energy Complementary Park LIU Zhengyan，LUO Haiyun，WANG Wencui，LI Peixuan，XIONG Jiazuo （Xi’an XD Power Systems Co.，Ltd.，Xi’an 710065，China）
