基于自适应阻抗重塑的并网逆变器谐振抑制方法研究

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LCL型并网逆变器的滤波电路是一个三阶振荡系统,在谐振频率处存在严重的谐振尖峰,严重影响并网电流质量,极易破坏并网逆变器的稳定运行,谐振问题限制了大规模分布式发电技术的发展。在多逆变器并联系统中,并网逆变器的等效电网阻抗会造成谐振频率点变化,降低控制系统稳定性。为了减弱这种影响,本文提出一种基于自适应阻抗重塑的并网逆变器谐振抑制方法,该方法解决了现有控制系统复杂、控制参数不易调整等问题,提高了控制系统对等效电网阻抗变化的适应性。首先,建立并联系统阻抗网络的开环、闭环模型,进行谐振机理分析,并指出等效电网阻抗的变化规律。利用诺顿等效原理建立开环模型,考虑逆变器并联台数、电网负荷、电网阻抗等因素,分析阻抗模型频域特性,得出结论:电网阻抗、逆变器并联台数不利于系统稳定。利用戴维南等效原理建立闭环模型,与单台逆变器输出电流表达式对比分析,得出结论:等效电网阻抗等于逆变器并联台数与电网阻抗相乘。接着,对并网逆变器谐振抑制方法进行总结。分析无源、有源阻尼法的原理和效果,并从集中式谐振抑制法、单体式谐振抑制法两个方面,总结并联系统谐振抑制方法,选取逆变器机侧电流反馈+电容电流比例反馈的阻抗重塑方法抑制谐振,并指出等效电网阻抗对此控制方法的不利影响。然后,提出一种自适应阻抗重塑控制方法,提高逆变器控制系统对等效电网阻抗变化的适应性。该方法根据等效电网阻抗值,自适应调整阻抗系数Rir、比例系数kp、谐振系数kr。该方法利用阻抗重塑单元改善并网逆变器输出阻抗特性,向微电网动态注入阻尼量;利用QPR控制器单元维持电流环稳定,并详细介绍了系统参数设计过程。最后,通过仿真和实验,验证了所提控制方法的正确性和有效性。利用Matlab搭建LCL型并网逆变器仿真模型,进行谐振抑制验证。设计了2kW并网逆变器实验平台并进行实验,结果表明:本文提出的自适应控制方法,能有效提高控制系统对等效电网阻抗变化的适应性。
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