【摘 要】
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随着环境问题的日益严峻,全球越来越重视可再生清洁能源,尤其是太阳能能源。中国光伏电站的不断扩建,光伏发电的不断普及使得一些问题逐渐暴露出来,其中最严峻的问题之一就是在光伏电网中电网阻抗的存在会对并网逆变器的稳定运行带来严重威胁,易产生谐波谐振现象,从而导致并网电能质量的恶化。针对此问题,结合国家自然科学基金项目“基于稳定裕度补偿的大型光伏并网系统谐波谐振抑制策略研究（项目编号:U1804143）”
【基金项目】
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国家自然科学基金项目《基于稳定裕度补偿的大型光伏并网系统谐波谐振抑制策略研究》（项目编号:U1804143）；
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随着环境问题的日益严峻,全球越来越重视可再生清洁能源,尤其是太阳能能源。中国光伏电站的不断扩建,光伏发电的不断普及使得一些问题逐渐暴露出来,其中最严峻的问题之一就是在光伏电网中电网阻抗的存在会对并网逆变器的稳定运行带来严重威胁,易产生谐波谐振现象,从而导致并网电能质量的恶化。针对此问题,结合国家自然科学基金项目“基于稳定裕度补偿的大型光伏并网系统谐波谐振抑制策略研究（项目编号:U1804143）”的相关研究内容,本文以弱电网条件下并网逆变器为研究对象,详细分析了电网产生谐波谐振的原因,并从一次设计和二次设计方面入手提出了改进控制策略。针对二次设计,本文首先对理想情况下并网逆变器数学模型进行分析,建立不考虑电网阻抗时使系统稳定的控制参数,之后对弱电网条件下系统产生谐波谐振的原因进行了详细的分析,分析表明:系统需要保持足够的稳定裕度来降低谐波谐振的发生。基于上述分析,提出了电容电压前馈控制策略来提升在弱电网下系统对电网阻抗的宽范围变化的适应能力,最后使用仿真软件对所提方法进行了仿真验证。电网二次设计是在原始逆变器控制结构基础上额外添加补偿网络,设计灵活,可根据电网情况实时调控,较适合5到10年内有扩建规划的电网。区域电网复杂,情况多样,对于电网规划明确,电网波动较小的低压电网使用二次设计进行设计成本较高且经济性低,为适应更广泛的情况,减少设计步骤及成本,本文又提出预防谐振的一次设计策略。针对一次设计,本文以电流控制的并网逆变器为例对系统进行稳定性分析,得出当电网阻抗增加时系统谐振频率接近甚至小于系统开环截止频率时会导致系统失稳的结论。根据所得结论,研究出一种基于一次设计的并网逆变器参数重构控制策略。理论分析和研究结果表明,该参数重构控制策略在电网阻抗增加到最大值时依旧保持较强的稳定性。最后使用MATLAB/simulink仿真软件以及rtunit实时数字控制平台对所提控制策略进行了仿真和实验验证。仿真实验结果与理论分析相呼应,证实了理论分析的正确性和控制策略的可行性。
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