基于电网阻抗的微网并网逆变器自适应控制研究

我国可再生能源产能地往往远离用电负荷中心,两地间存在较长输电线路和大量变压设备,造成短路容量降低,电网阻抗增大,使得弱电网的特性逐渐显现。并网逆变器与电网之间形成了一个交互系统,逆变器与电网之间在公共耦合点相互作用,对并网系统的稳定运行造成一定影响。为此,本文以弱电网条件下的并网逆变器为研究对象,利用阻抗的分析方法研究其稳定性,在无源阻尼和有源阻尼的基础上,提出基于电网阻抗的并网逆变器自适应控制策略,以确保其在电网阻抗变化的弱电网条件下能够稳定运行。首先,在理想公共电网条件下设计LCL型并网逆变器滤波参数,针对LCL滤波器引起的谐振尖峰问题,定量分析无源阻尼和有源阻尼的谐波抑制效果,并在此基础上研究了电网阻抗对两种阻尼方式的影响。在理想条件下,采用电容电流+并网电流双闭环有源阻尼方法抑制LCL滤波器造成的谐振尖峰,并对PI控制和准PR控制的控制性能进行了对比分析。其次,分别对L型和LCL型并网逆变器输出阻抗进行了建模。通过分析找到影响交互系统稳定性的主要原因是电网阻抗的电感部分,因此以电感模型作为弱电网模型,以奈奎斯特稳定性判据为理论依据,分析了电网阻抗给逆变器控制系统带来的稳定性问题。并以系统阻尼系数为切入点,引入协调阻尼谐振抑制方式,形成自适应电网阻抗变化的控制策略,保证系统阻尼在不同电网阻抗条件下基本保持不变,提高弱电网与并网逆变器交互系统的稳定性。最后,在MATLAB/Simulink上完成20kW三相LCL并网逆变器仿真模型搭建,仿真实验结果验证了协调阻尼控制策略对电网阻抗变化具有较好的适应性。