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弱电网条件下并网变流器控制策略的研究

张馨月  
【摘要】:随着可再生能源的普及,分布式发电系统成为研究热点,而并网变流器是实现电网与分布式发电系统之间能量交换的纽带。传统的变流器在设计时是将电网视为理想的电压源,但在分布式发电系统中,理想的电网模型将不再适用。实际的电网会因线路传输阻抗、变压器漏感等而呈现出弱电网特性。并网变流器与电网之间形成了一个交互系统,变流器与电网之间的交互作用可能会对并网系统的稳定性产生影响。 本文主要研究弱电网条件下并网变流器的控制策略,具体分析了电网和变流器间阻抗交互作用对并网系统稳定性产生的影响,并选取了适用于弱电网条件下并网变流器的锁相环方法。 首先,对基于阻抗的稳定性判据进行了说明,以此作为分析并网交互系统稳定性的理论基础。分别对采用L和LCL型滤波器的并网变流器输出阻抗进行了建模,由于LCL型滤波器会给并网变流器系统引入额外的谐振峰继而使并网系统不稳定,本文采用在电容支路串联阻尼电阻的无源阻尼方法来抑制LCL谐振峰,增加阻尼以使系统稳定。论文在频域下定量分析了并网变流器与弱电网之间由于阻抗交互作用所产生的谐波谐振问题。理论分析表明,在电网阻抗和变流器阻抗幅值相等处的频率附近易产生一定程度的谐波谐振,相比于L滤波型变流器,LCL滤波型变流器更容易与弱电网发生谐波谐振。在时域下进行的仿真验证了理论分析的正确性。 其次,本文选取了基于二阶广义积分器的锁相环方法来进行锁相,通过仿真验证了该锁相环方法在不同电网条件下锁相的有效性和准确性,说明该方法是适用于本文中弱电网条件下三相并网变流器系统的。 最后,搭建了三相并网变流器的实验平台,对弱电网条件下并网变流器系统的稳定性分析结果进行了实验验证,给出了采用不同滤波器时不同电网条件下的并网电流波形和谐波分析结果,验证了本文中理论分析和仿真结果的正确性。


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