基于正负序阻抗模型的三相逆变器并网稳定性研究

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弱电网中电网阻抗与并网逆变器之间的相互作用,可能会导致并网逆变器的稳定裕度下降,甚至引起系统失稳。本文以弱电网条件下三相逆变器并网系统为研究对象,将原有的三相平衡系统转化为正序子系统和负序子系统,从各个子系统的稳定性出发最终得到三相逆变器并网系统的稳定性。主要研究内容如下:
  本文首先利用谐波线性化方法推导得到逆变器的正负序阻抗模型,在序阻抗框架下分别考虑了锁相环以及电流环对逆变器正负序阻抗模型的影响,进而将逆变器正负序阻抗模型等效电路表示为锁相环正负序阻抗与电流环正负序阻抗并联,最后从电路结构的角度分别解释了锁相环正负序阻抗与电流环正负序阻抗的物理意义和主导因素。
  针对现有的逆变器控制环路在弱电网条件下具有较差的适应性这一问题,本文基于逆变器序阻抗模型,探究提高系统的稳定裕度的逆变器稳定性增强控制方法。本文讨论了SRF-PLL和电流环带宽改变引起的正负序阻抗特性的变化对系统稳定性的影响,提出基于序阻抗相角校正的改进电流控制策略,提高了三相逆变器并网系统在高电网阻抗条件下的稳定裕度,并通过仿真验证了理论分析的正确性和所提控制策略的有效性。
  本文推导了阻抗重塑后的三相逆变器正负序等效输出阻抗模型,进而基于该模型分析了前馈函数和锁相环对逆变器阻抗重塑后的并网稳定性的影响。通过选择合适的比例前馈系数和改进锁相环结构,该阻抗重塑控制方法能够有效的提高系统的稳定裕度。此外,所提方法能够扩展三相逆变器并网系统稳定运行时电网阻抗范围,增强了系统对弱电网的适应性。最后,通过仿真验证了阻抗重塑控制方法的有效性。
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