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分布式光伏发电是可再生能源发电的重要组成形式,近年来得到迅猛发展。分布式光伏逆变器已经从原来的小容量、单台并网模式,发展成为逆变器集群的高密度、多接入点并网模式。随着光伏电源渗透率的提高,逆变器间线路阻抗的作用更加明显,导致多台逆变器彼此影响。然而,传统逆变器控制算法中并没有考虑逆变器间的相互影响,于是产生了诸多新问题。包括逆变器集群的孤岛检测失效、逆变器集群谐振、以及并网点电压升高越限等。本文在863课题的支持下,针对上述问题展开研究,提出优化控制算法,并通过仿真和实验对算法进行验证,取得一些创新性成果,主要包括: 1、提出了适用于分布式逆变器集群的孤岛检测算法。针对现有孤岛检测算法在分布式逆变器集群中应用的局限性,首先分析了受到线路阻抗和其他因素的影响,逆变器集群孤岛检测盲区增大的原因,然后提出新型孤岛检测算法,将逆变器工作状态分成两个集合,规定了在不同状态集合内的逆变器有不同动作,并给出算法参数的设计依据。实验证明,新型孤岛检测算法可以将孤岛检测时间缩短至约50ms,降低了算法对电能质量的影响,提高检测可靠性。 2、提出了基于模态分析的逆变器集群谐振抑制算法。针对工程中发现的不同谐振现象,首先总结出逆变器集群谐振的特点,然后建立逆变器集群并网模型,找出谐振的原因,并分析对谐振的影响因素。进而将逆变器等效成诺顿模型,导出微网的节点导纳矩阵,应用模态分析的方法,找出对谐振贡献最大的逆变器。实验证明,在3台逆变器组成的逆变器集群实验平台中,仅对其中1台逆变器应用虚拟电阻算法,便可以达到抑制全网谐振的效果,可以将集群中各点的电流THD控制在6%以下。 3、提出了分层协调的无功电压控制算法。针对现有无功电压控制算法在逆变器集群并网情况下应用的局限性,将无功电压控制分层实现。调度层根据本地电网信息和逆变器工作信息,为每台逆变器制定合理的电压上限,充分发挥各逆变器无功裕量;调度层引入模型预测控制算法,快速准确响应调度层指令。实验证明,模型预测算法应用在无功电压控制中动态性能明显优于传统算法,电压超调仅有几毫伏,响应时间约1个工频周期。 为了实现本文提出的优化算法,开发了本地测控终端,该本地测控终端是本文算法的硬件载体,集成了本文提出的优化算法和其他辅助功能,可以通过与逆变器的通信,控制逆变器执行相应算法。并搭建了分布式光伏逆变器集群并网实验平台,对本文提出的优化算法和开发的设备进行实验验证。