基于无源性的三相构网型并网逆变器高频振荡抑制策略研究

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作为连接分布式发电单元与交流电网的桥梁,并网逆变器在维持新型电力系统的安全、稳定和高质量运行中扮演着至关重要的角色。然而,并网逆变器与复杂电网之间的动态交互带来了振荡风险。本文针对三相构网型并网逆变器的高频振荡问题展开研究,并提出了基于无源性理论的振荡抑制策略。首先,针对电压单环控制和电压电流双环控制下的三相构网型并网逆变器,分别建立了它们在数字控制下的阻抗模型。基于该模型,推导了无源性对控制器相位的约束条件,提出了一种基于相位的输出阻抗无源性评估方法。根据所提方法,对典型控制策略的无源性进行了系统分析,并指出:采用电压单环控制时,输出阻抗的非无源频段主要集中在较低频段;而采用电压电流双环控制时,输出阻抗的非无源频段主要集中在较高频段。为了增强三相构网型并网逆变器在高频段的无源性,提出了一族适用于不同控制策略的并网电流前馈无源性校正方法。该无源性校正方法能够保证三相构网型并网逆变器在两倍基波频率至Nyquist频率内的无源性,并且对LC滤波器参数波动带来的不利作用具有一定的抵御作用,从而有效提高了构网型并网逆变器在复杂电网环境下的稳定性。最后,搭建了一台额定容量为6kVA的三相构网型并网逆变器实验样机。并基于该原理样机,对并网电流前馈无源性校正策略的有效性和通用性进行了实验验证。实验结果表明,所提出的前馈校正策略能够确保三相构网型并网逆变器在整个高频段内实现无源性,并且对不同控制策略具有普适性。
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