【摘 要】
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新能源因为其清洁、可再生的特点逐渐成为我国能源战略的部署方向。光伏并网变流器的发展也受到了广泛的关注。由于光伏发电的地理位置分布导致电网逐渐呈现弱电网特性。理想电网条件下的控制策略,直接应用在弱电网条件下可能会造成系统稳定性降低,甚至引发系统震荡,严重影响了并网变流器的安全稳定运行。本文对弱电网下并网变流器的控制策略进行研究,分析了影响并网变流器稳定性的因素,并提出适应于弱电网条件的LCL型光伏并
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新能源因为其清洁、可再生的特点逐渐成为我国能源战略的部署方向。光伏并网变流器的发展也受到了广泛的关注。由于光伏发电的地理位置分布导致电网逐渐呈现弱电网特性。理想电网条件下的控制策略,直接应用在弱电网条件下可能会造成系统稳定性降低,甚至引发系统震荡,严重影响了并网变流器的安全稳定运行。本文对弱电网下并网变流器的控制策略进行研究,分析了影响并网变流器稳定性的因素,并提出适应于弱电网条件的LCL型光伏并网变流器控制策略。本文的主要工作如下:建立了弱电网下LCL型并网变流器的数学模型,推导了其不同坐标系下的控制模型并对并网控制系统进行稳定性分析。根据数学模型,分析了弱电网条件下抑制电网背景谐波的电压前馈技术降低系统稳定性的机理,由于电网阻抗的存在电网电压前馈会额外引入并网电流的正反馈回路降低了并网系统的稳定裕度。针对这一问题,提出了基于电容电流前馈补偿且具有稳定裕度的电网电压改进前馈策略。分析和仿真结果表明,该策略能很好地抑制并网耦合点处电网背景谐波的干扰,同时也能显著提高弱电网下并网系统的稳定裕度。分析了弱电网条件下,锁相环不对称结构对LCL型并网变流系统稳定性的负面影响。目前关于锁相环对系统稳定性影响研究的建模方法常用dq阻抗矩阵模型,但是在稳定性分析时dq阻抗矩阵需要应用广义奈奎斯特判据,不利于控制系统设计。复矢量建模能够从形式消除dq轴之间耦合,建立单输入单输出的复矢量模型,简化了分析,对于计及锁相环影响的系统建模有天然的优势,但目前研究方向侧重于对L型并网变流器的复矢量建模研究。鉴于此本文基于复矢量表达方法建立了LCL型并网变流器的输出阻抗模型,分析了锁相环降低系统稳定裕度和并网电能质量的影响机理。针对弱电网下锁相环引入的负面影响,提出了基于扰动电压反馈补偿抑制锁相环影响的控制策略。最后搭建仿真分析验证,结果表明本方法可以在不改变锁相环结构的条件下,抑制了弱电网下锁相环对LCL型并网变流器稳定性的影响,提高了并网系统的稳定裕度和电能质量。
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