提高并网逆变器对电网阻抗鲁棒性的阻抗调节方法

摘要

能源危机与环境污染使得人们把目光转向以太阳能、风能为代表的可再生能源。LCL型并网逆变器作为可再生能源发电单元与电网的接口装置，负责将可再生能源发电单元输出的电能转换为电网可接受的交流电能。为保证逆变器稳定工作，常采用电容电流反馈有源阻尼抑制LCL滤波器的谐振尖峰。然而，当逆变器采用数字控制时，数字控制引入的控制延时会影响电容电流反馈的阻尼效果，导致并网逆变器对电网阻抗的鲁棒性变差，甚至引起并网逆变器的不稳定运行。为此，本文针对提高并网逆变器对电网阻抗鲁棒性的方法开展研究。
　　本文利用控制框图等效变换，推导出采用数字控制的LCL型并网逆变器的诺顿等效模型，进一步推导了基于阻抗的稳定性判据。为提高并网逆变器对电网阻抗的鲁棒性，本文提出两种基于无源电路的阻抗调节方法：一种是在公共耦合点投切电容的方法，另一种则是在公共耦合点并联RC支路的方法。两种方法都是基于调节电网阻抗的思路，使得调节后的电网阻抗与逆变器输出阻抗始终满足稳定性判据，从而保证并网逆变器适应电网阻抗的宽范围变化。两种方法具有实现简单、可靠性高、成本低等优点。在公共耦合点处投切电容的方法的基础上，提出基于有源电容变换器的阻抗调节方法。通过控制有源电容变换器的电流，使有源电容变换器在谐振频段附近端口特性表现为电容。等效调节了电网阻抗，使其与逆变器输出阻抗满足稳定性判据。相对于无源方法，该方法引入的损耗很小且避免了基波无功。最后在一台6kW的实验样机上做了实验验证，实验结果验证了理论分析的正确性。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

1 绪论

1.1 能源现状

1.2 基于可再生能源的分布式发电系统

1.3 并网逆变器

1.4 并网逆变器对电网阻抗鲁棒性的研究现状

1.5 本文的主要研究内容和意义

2 并网逆变器的数学模型与稳定性判据

2.1 并网逆变器的数学模型

2.2 基于阻抗的稳定性判据

2.3 基于阻抗的稳定性判据的举例分析

2.4 仿真结果

2.5 本章小结

3 基于无源电路的阻抗调节方法

3.1 PCC点投切电容的电网阻抗调节方法

3.2 PCC点并联RC支路的电网阻抗调节方法

3.3 本章小结

4 基于有源电容变换器的阻抗调节方法

4.1 有源电容变换器的基本思路

4.2有源电容变换器的控制方法

4.3有源电容变换器的参数设计

4.4仿真结果

4.5本章小结

5 样机及实验验证

5.1 原理样机

5.2 实验验证

5.3本章小结

6 结束语

6.1全文总结

6.2下一步工作

致谢

参考文献

附录1 攻读学位期间发表论文及参与研究的课题

发表论文

参与研究课题