光伏微电网均流与谐振问题研究

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近年来,伴随太阳能的开发与综合利用,光伏微电网作为消纳可再生能源的有效途径之一得到广泛应用。为进一步发挥光伏微电网系统灵活、高效的效能,通常在微电网中采用多个逆变器并联方式以实现系统容量的扩容,这将导致光伏微电网中逆变器间出现环流、不均流、谐振等影响电能质量问题。因此,研究有效的控制方法来降低环流、抑制谐振,保证光伏微电网可靠稳定运行具有十分重要的意义。本文针对光伏微电网中的均流控制与抑制谐振方法展开研究,主要内容如下:目前光伏微电网中多个逆变器并联采用传统下垂控制方法,仅局限于等容量逆变器并联与等效输出阻抗相同,但无法实现差异容量逆变器并联方式下负荷侧的均流。为实现差异容量逆变器并联达到良好的均流效果,本文给出了差异容量逆变器并联方式下的改进无功功率下垂控制方法,该方法采取在无功功率控制策略中增加积分环节,实现无功和输出阻抗之间的解耦关系,解决了差异容量并联逆变器功率分配不平衡与不均流问题。控制器参数设计使得逆变器的等效输出阻抗表现感性,在实现下垂控制前提下,确保并联逆变器具有较好的动静态特征,提高了功率分配的精度。在光伏微电网中逆变器输出侧滤波器产生谐振是导致系统谐振的主要因素之一,为解决滤波器自身谐振问题,通过对无源阻尼方法与有源阻尼方法的比较分析,本文给出有源阻尼控制策略,采用检测电容侧电流与虚拟阻抗相乘得出的阻尼电流分量,将其叠加到电压外环的输出电流信号上,实现抑制谐振的同时又不增加额外的功耗。通过Matlab/Simulink仿真软件仿真分析,基于两台三相并联的光伏逆变器,在容量不相等时,验证了本文提出的改进下垂控制策略,对差异容量逆变器并联能够实现较好的均流;在系统输出端发生谐振时,验证了基于虚拟阻抗法的有源阻尼控制策略抑制谐振的有效性。
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