三相并网逆变器的频率耦合振荡机理及抑制方法研究

来源 :广东工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:qlj403740087
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在双碳政策的大背景下,分布式发电系统已被普遍采用,目的是为了缓解世界资源匮乏现象。但因为目前可再生能源的开发项目大多集中于边远地区,并网逆变器和电网之间需要搭建规模较大的输电线路,这又使得线路阻抗被引入到电能传输网络中。此时的电网不能被看成理想的电压源,称为弱电网。在弱电网条件下,由于逆变器的控制器在dq轴不对称,逆变器阻抗会在dq轴相互耦合,此外,逆变器阻抗与电网阻抗之间也会相互耦合,进而产生频率耦合振荡,危害并网系统的稳定性。对此,本文以弱电网条件下三相并网逆变器为研究对象,首先在dq轴下建立了单台逆变器并网系统和多逆变器并联并网系统的小信号导纳模型,这两种小信号导纳模型都考虑了直流电压环、锁相环和电流环。接着以导纳模型为依据,分析两种并网系统中频率耦合振荡的机理及特点,利用广义奈奎斯特判据对两种并网系统进行离散稳定性分析,得出在发生频率耦合现象时系统不稳定的结论。为了抑制频率耦合振荡,本文引入了一种抑制装置,并提出了应用于该装置的自适应控制策略。与传统的频率耦合振荡抑制方法相比,当并网系统的工况发生改变,使得频率耦合振荡呈现不一样的模态时,该方法不需要复杂的设计步骤,能够在不改变装置参数的情况下运用于并网系统。同时该装置不仅适用于单台逆变器并网系统,还适用于多逆变器并联并网系统,并且能够灵活地接入电网,在便捷性上极具优势,具有即插即用的特点。本文详细说明了抑制装置及其自适应控制策略的总体设计及工作原理,并且建立了两种并网系统加入抑制装置后的小信号导纳模型。离散稳定性分析结果表明两种并网系统在加入抑制装置后稳定性都得到了改善。为了验证所提出抑制装置及其自适应控制策略的有效性,本文基于已建立的两种并网系统,利用Simulink对其进行稳定性和动态性仿真分析,并加入了与其他先进抑制方法的仿真比较。接着利用RT-Lab实时仿真系统对以上仿真进行实验,实验结果证明了仿真分析的正确性。
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