新能源并网系统的统一型阻抗适配器研究

发布时间：2020-09-26 20:07

　　随着现代社会对清洁可再生能源的迫切需求,以风电和光伏为代表的新能源系统大规模、集成化接入电网。电力电子功率器件装置构成的并网系统广泛存在于电网末端,系统内部各部分相互关联耦合,构成了复杂多尺度高阶非线性电网络。其对现代电网的稳定性和电能质量提出新的挑战并带来更为复杂的问题。研究人员在新能源并网系统建模分析,稳定性研究和提高电能质量的技术方案上都进行了深入广泛的探讨。本文的研究内容和所提方案是在前人研究新能源并网系统稳定性和抗干扰性内容基础上的丰富补充和创新拓展。1)针对增强新能源并网系统的稳定性和提高系统的抗干扰性能的技术方案,研究人员所提方案可分为逆变器级方案和系统级方案。逆变器级方案并不适用新能源并网系统中的稳定性和干扰问题。目前解决新能源并网系统失稳谐振的最优系统级方案是阻抗适配器,传统的并联型阻抗适配器并不能有效兼顾解决系统谐振和谐波放大的问题。2)本文采用阻抗模型分析方法对新能源并网系统稳定性和阻抗耦合机理进行研究。根据系统的戴维南-诺顿等效电路建立系统阻抗模型,推导出系统的数学模型,定性、定量地分析系统由于欠阻尼引起的谐振失稳和电网背景噪声对系统的干扰特性。绘制电网背景噪声对公共耦合点电压、系统电流指令值对公共耦合点电流作用的三维效果图,运用阻抗比判据和Nyquist图分析系统各参变量对系统稳定性能的影响。3)通过对电网络耦合系统阻抗耦合机理进行分析,明确系统谐振谐波的来源,电网背景噪声和系统阻尼特征。本文提出了一种串联和并联结构相结合的统一型阻抗适配器方案。串联结构的阻抗适配器虚拟串联阻抗以抑制电网背景噪声带来的干扰,并联结构的阻抗适配器虚拟阻抗为系统提供阻尼以抑制欠阻尼带来的系统谐振。4)为了验证上述理论分析的有效性和正确性,本文首先在Matlab/Simulink进行仿真实验模拟,并搭建了RT-lab半实物仿真实验验证平台,以验证相关方案和结论。实验结果表明,本文提出的统一型阻抗适配器可以有效地抑制电网背景噪声和系统欠阻尼引起的谐振谐波问题,增强新能源并网系统的稳定性和抗干扰能力。
【学位单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TM73
【部分图文】：

风电,光伏,装机容量,全球

第一章绪论第一章绪论.1 课题研究背景及其意义能源资源的开发利用、能源技术的创新运用和生态气候的保护改善关系到人类社会的生存与发展。电能是目前应用最为广泛、安全、清洁、高效的二源，是泛电气化社会和信息化社会的驱动之源[1-2]。人类经济社会经过三次工命取得长足发展，社会对传统化石能源如煤炭和石油的大量使用而带来能源耗和生态环境问题的日益突出。以太阳能和风能为代表的可再生能源进入人视野，成为代替传统化石能源的有利选择[3]。在我国“十三五”规划中，着重要大力发展可再生能源，并首次提出“建设清洁低碳、安全高效的现代能源”[4]。

公共耦合,并网逆变器,串联变压器,干扰性

统自身谐振和电网背景噪声带来干扰性谐振的问题。适配器 Active Damper 的功能实现如图 1.2 所示，并网逆变器功网系统的公共耦合点上，通过控制逆变器在谐波段实现虚拟谐可以并接公共耦合点也可通过串联变压器串接系统之中，实现塑和阻抗解耦功能，以增强系统的稳定性和抗干扰性能。

新能源,拓扑结构

图 2.1 新能源并网系统Fig 2.1 New energy grid-connected system变器阻抗建模新能源并网系统的拓扑结构，如若对新能源系统进行分析首先行阻抗建模分析。对于本文所介绍系统的并网逆变器为 LC 型逆变器采用的是三相全桥拓扑结构，输出滤波器为 LC 滤波器变器的拓扑结构和控制框图。

【参考文献】