弱电网下光伏并网逆变器稳定控制性能的研究

发布时间：2020-06-17 21:52

【摘要】：随着光伏发电的蓬勃发展,光伏并网逆变器的应用越发广泛。偏远地区供电所需的长距离输电线路以及变压环节增多造成变压器漏抗不可忽略,导致电网呈现出弱电网特性。同时多逆变器并网容量的增加,同样使电网表现为弱电网特性,弱电网下,光伏并网逆变器的稳定控制性能将会降低。本文在建立了并网逆变器数学模型的基础上研究了弱电网下单个并网逆变器与多逆变器系统的稳定控制性能和谐振特性。基于最常用的三相LCL型光伏并网逆变器,首先建立了弱电网下并网逆变器的数学模型,在此基础上分别分析了电网阻抗中的电网电阻与电网电感对控制系统稳定性的影响。同时针对弱电网下多个逆变器并联运行时谐振频率降低的现象,研究了逆变器台数增多造成谐振低频化与等效电网阻抗增大,引起系统稳定性降低的机理。基于逆变器的阻抗稳定性判据推导了逆变器的输出阻抗模型,分析了电网阻抗变化对逆变器稳定裕度的影响。为保证逆变器在电网阻抗变化过程中的稳定性,提出一种基于超前校正的相位裕度补偿方法,采用电网电压前馈的方式补偿逆变器输出阻抗的相位,保证逆变器具有足够的相位裕度。给出了超前校正环节的设计过程并设计了电网阻抗增大时的相位裕度补偿动态控制方案。最后通过仿真验证了所提控制方法的有效性。针对多逆变器并联系统,提出了一种基于模态分析的方法研究多逆变器系统的谐振频率与谐振特性。首先阐述了模态分析法的基本概念与参与因子的计算方法,利用单逆变器的阻抗模型,建立了相同参数多逆变器、不同参数多逆变器系统的节点导纳矩阵,通过求取节点导纳矩阵的特征值获得系统模态谐振频率并绘制出模态分析特性曲线,利用传递函数分析法与仿真验证了模态分析结果的正确性。
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM464

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本文编号：2718214