弱电网中多机并网稳定性分析及改善方法研究

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分布式发电在传统化石能源日渐枯竭的现代生活中扮演重要角色,在响应国家的节能减排号召和发展能源可持续方面表现尤为突出。其所发出的电能若要并网,需要借助并网逆变器作为中间桥梁,那么,并网逆变器的性能好坏便尤为重要。作为逆变输出的滤波装置,LCL型滤波器逐渐凭借其在大功率并网系统中优异的滤波特性和体积优势,取代L滤波器,成为逆变器滤波中的研究重点。然而,LCL滤波器因其自身特点,为高阶滤波,故其存在谐振的可能性。在分布式发电中,多台逆变器同时并网,且电网环境不再是传统意义上电网阻抗可以忽略不计的大电网,而是存在背景谐波与电网阻抗的弱电网,这就导致多机并网系统稳定性受到严重威胁。一旦多机并网系统失去稳定性,那么整个电网系统也会受其影响,所以当弱电网中多机并网时,对其稳定性的相关研究具有重要意义。本文根据此前学者们所建立的多机并网的开环阻抗模型,综合考虑逆变器的闭环控制,建立弱电网中多台逆变器并网的闭环模型,并分析闭环控制对多机并网稳定性的影响。在此闭环模型基础上得出结论:弱电网中多机并网系统的零极点分布受电网阻抗大小以及每台逆变器的闭环控制的影响,同时,改变其零极点分布即能改善其稳定性。文中提出采用调节器重构的控制方法调整多机并网系统的零极点分布,进而提高多机并网的稳定性。本文通过MATLAB仿真验证了调节器重构控制策略对于提高多机并网稳定性的有效性,同时,为了进一步验证本文提出的控制方法的可行性,也为了能够进行后续实验,采用两台单机额定容量为5kW的三相逆变器搭建了弱电网中多机并网的实验平台。实验平台中的控制芯片为TMS320F28335,用一台三相调压器模拟电网电压,串联一组磁环电感以后模拟电网阻抗不可忽略的弱电网。对不同数量的逆变器并入不同电网阻抗的电网环境中进行实验验证,实验结果表明调节器重构控制策略可以有效提高多机并网系统的稳定性。
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