分布式并网逆变系统谐振现象分析及有源阻尼策略

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分布式能源发电结合智能电网是未来电力能源的主流形式。分布式能源发电能够高效利用局部可再生能源供本地用户使用,不仅节省了传输线路建设成本而且通过智能电网科学调度能够有效地提高电网的安全性。并网型逆变器采用LCL型滤波方式由于其功率密度高,满足一定谐波滤除效果的前提下,所需的电感量要远低于L型滤波器,在并网型分布式新能源发电中应用非常广泛。但是由于LCL型滤波设备存在一个明显的谐振频域峰值,若控制方式和参数选取不当将引起并网电流谐波畸变率上升。本文主要探讨并网型LCL逆变器控制策略中,不同有源阻尼控制方式下逆变器输出电流质量的改善问题;首先,推导出网侧电流外环和滤波电容电流内环控制结构以及网侧电流外环和逆变侧电流内环控制结构的逆变控制系统的诺顿等效数学模型;然后依据诺顿模型分析频域范围两种双闭环控制的各自的频域响应特点,通过分析可知,滤波电容电流内环的有源阻尼控制方案能够有效地衰减谐振峰值,且不改变低频及高频段谐波特性,是一种可行的谐振抑制方案。再次,通过定性和定量分析两种有源阻尼内环的等效实际物理意义;最后通过对比仿真,验证两种双闭环控制结构应对自身电流突变的动态响应性能;逆变器输出电流之间的耦合降阶程度;电网背景电压谐波下的逆变器抗干扰能力。仿真结果显示:采用滤波电容电流反馈内环的阻尼控制结构可以有效的降低逆变器之间输出电流的耦合程度,降低电网电压对逆变器输出电流的电能质量的影响,提高逆变器输出电流的动态调节能力和抗扰动性能。
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