带LCL并网的光伏逆变器的稳定运行控制

来源 :中国石油大学(华东) | 被引量 : 0次 | 上传用户:kok671113
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随着国际社会对能源安全、环境污染及气候变化的关注,加快开发利用以光伏为代表的可再生能源已成为世界各国的普遍共识和一致行动。作为光伏电源与电网的重要能量转换接口,带LCL并网的光伏逆变器的安全稳定运行至关重要。  对于非隔离型光伏逆变器而言,由于光伏电池板对地寄生电容的存在,逆变器产生的共模电压会激发漏电流。漏电流影响了并网电流质量、加剧了系统损耗,甚至对设备运行和人身安全造成了威胁,需要被有效抑制。LCCL结构(滤波电容分为两组,将其中容值较小一组的公共点接回直流母线中点)能有效抑制漏电流,但逆变侧电流零序分量的引入使系统易发生谐振。此外,在解决滤波电容引入的无功问题时,传统的电容电流前馈方式也会使系统的稳定区间发生变化,威胁了系统的稳定运行。  面对影响逆变器稳定运行的上述三个挑战,本文的主要工作如下:  针对光伏并网系统的漏电流问题,在坐标系下对三电平逆变器的电压空间矢量进行了深入分析,提出了一种零序电压冲量周期平衡的调制算法。理论分析和实验研究表明,所提算法不仅能有效地抑制共模电压、降低漏电流,还能有效抑制直流母线电压的三倍频波动、减小并网电流的2、4次谐波成分。  针对采用逆变侧电流控制时滤波电容引入的无功问题,对带有电容电流前馈加比例反馈的逆变侧电流控制结构进行分析,指出其能同时保证系统稳定性和提升并网电流功率因数。针对电网谐波对并网电流的影响,分析了利用谐振控制器抑制并网电流谐波的原理,并指出为了消除电网谐波对并网电流的影响,R控制器的控制量应为并网电流。实验验证了所提算法能在保证系统稳定的前提下改善并网电流质量。  针对带LCCL并网的光伏逆变器的系统谐振问题,提出采用逆变侧电流零序分量闭环控制抑制系统谐振的方案,并给出了零序电流控制器与输出任意共模电压调制算法的详细设计过程。针对功率增加时直流母线电压出现的上下偏差问题,提出采用直流母线电压偏差外环加零序电流内环的控制方案,并给出了电压偏差外环控制器的详细设计过程。实验验证了所提方案能有效抑制共模谐振、平衡直流侧中点电压,实现了系统的稳定运行。
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