【摘 要】
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随着新能源的渗透率不断提高,在电力系统中使用了大量电力电子装置作为并网接口,由于这些电力电子装置不具备传统同步发电机的阻尼和惯量,导致电力系统的惯性逐渐下降,电网强度变弱。此外,由于通过数字算法控制变换器与电网的功率交换,具有更宽的控制频率范围,新型电力系统出现的振荡事件表现出宽频振荡的特点,并且变换器与电网、变换器与变换器之间的耦合更为复杂,振荡的机理尚不明确。本文以传统矢量控制的三相并网逆变器
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随着新能源的渗透率不断提高,在电力系统中使用了大量电力电子装置作为并网接口,由于这些电力电子装置不具备传统同步发电机的阻尼和惯量,导致电力系统的惯性逐渐下降,电网强度变弱。此外,由于通过数字算法控制变换器与电网的功率交换,具有更宽的控制频率范围,新型电力系统出现的振荡事件表现出宽频振荡的特点,并且变换器与电网、变换器与变换器之间的耦合更为复杂,振荡的机理尚不明确。本文以传统矢量控制的三相并网逆变器为研究对象,首先研究了弱电网条件下锁相环动态对并网稳定性的影响,分别建立了两种传统锁相环的小信号模型,然后利用序阻抗模型分析了锁相环的不对称动态引起频率耦合效应的机理,并且介绍了一种具有对称结构的锁相环,该锁相环通过修改的dq变换消除了前述传统锁相环引起的频率耦合效应。最后提出了一种基于反Park变换的新型锁相环结构,该锁相环通过同时调节d轴和q轴电压抑制频率耦合效应,使用带通滤波器衰减电网电压的间谐波分量,从而实现对次同步振荡、超同步振荡的抑制,同时给出了锁相环的参数设计方法,并且建立了锁相环的小信号模型。本文考虑前面提到的四种锁相环,分别建立并网逆变器的dq坐标系阻抗模型,从系统层面详细解释了传统锁相环引起的频率耦合效应、对称锁相环可以消除频率耦合效应以及提出的锁相环可以抑制频率耦合效应的原理,通过仿真证明了理论分析的正确性和提出方案的有效性。最后介绍了实验方案的设计,主电路在硬件在环平台搭建,数字算法通过DSP芯片TMS320F28335和FPGA芯片XC3S400PQ208协同实现。利用所搭建的实验平台,在不同短路比条件下完成了提出的锁相环与传统锁相环的对比证明,实验结果进一步证明了理论分析的正确性和提出方案的有效性。
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