弱电网条件下并网逆变器控制系统的稳定性分析

摘要

随着分布式发电系统的迅速发展，并网逆变器得到广泛应用。由于在地处偏远的分布式发电系统中，长距离的传输线以及大量变压装置的存在给电网带来一个不可忽略的等效阻抗，使得电网呈弱电网特性。因此，弱电网和并网逆变器之间构成交互式系统，电网阻抗将会对并网逆变器控制系统的稳定性造成一定的影响。
　　本文主要研究了弱电网条件下电网阻抗对并网逆变器稳定性的影响。首先，对基于LCL滤波的并网逆变器控制系统进行小信号建模，给出了比例谐振(PR)调节器参数设计方案。以电感-电阻(L-R)串联模型作为弱电网模型，分析了电网阻抗所带来的逆变器控制系统的稳定性问题。然后，分析了几种常用的阻抗测量方法，并选取了小信号注入法作为弱电网阻抗的在线测量手段。同时，论文对无源阻尼和有源阻尼两种常用的谐振抑制方案进行了进一步的分析，在此基础上引出了混合阻尼抑制方案，并与电网阻抗测量技术相结合，组成了基于混合阻尼的并网逆变器自适应控制策略，使得并网逆变器在各种电网阻抗条件下都可以保持较为优良的系统特性。最后论文根据系统的要求，设计并搭建了一台基于数字控制的1.5kW并网逆变器实验平台，给出了硬件和软件设计过程，并在此平台上完成了电网阻抗对并网逆变器稳定性影响实验，验证了混合阻尼自适应控制方案的正确性和可行性。

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注释表

第一章 绪论

1.1 研究背景

1.2 并网逆变器稳定性综述

1.3 国内外研究现状

1.4 本文研究的主要内容

第二章 弱电网对并网逆变器控制环路的影响分析

2.1 理想电网条件下逆变器控制系统建模与环路设计

2.2 弱电网下并网逆变器控制系统的数学模型

2.3 电网阻抗对并网逆变器控制环路的影响

2.4 本章小结

第三章 电网阻抗在线测量技术研究

3.1 电网阻抗的在线测量的方法分析

3.2 基于小信号注入法的电网阻抗在线测量设计

3.3 本章小结

第四章 并网逆变器的混合阻尼自适应控制方法

4.1 无源阻尼控制方法

4.2 有源阻尼控制方法

4.3 混合阻尼控制方法

4.4 基于混合阻尼的自适应控制方案

4.5 本章小结

第五章 单相并网逆变器实验平台设计

5.1 设计指标和系统总体框图

5.2 系统硬件设计

5.3 系统软件设计

5.4 实验结果及分析

5.5 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 全文工作总结

6.2 下一步工作展望

参考文献

致谢

在学期间发表的论文及参与完成的项目