【摘 要】
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随着我国能源转型战略的推进,电力系统中高比例可再生能源成为新一代电力系统的主要技术特征之一。以光伏发电、风力发电等为代表的可再生能源分布式发电系统,通常采用并网逆变器作为并入电网的关键接口以实现电能传输。一方面,大规模可再生能源分布式发电系统接入电网,使得多个逆变器同时并联接入电网的现象普遍存在。另一方面,长距离输电线路和变压器漏感等因素导致电网呈弱电网特性,且电网运行状况的变化将引起宽范围时变的
【机 构】
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华北电力大学(保定) 华北电力大学
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随着我国能源转型战略的推进,电力系统中高比例可再生能源成为新一代电力系统的主要技术特征之一。以光伏发电、风力发电等为代表的可再生能源分布式发电系统,通常采用并网逆变器作为并入电网的关键接口以实现电能传输。一方面,大规模可再生能源分布式发电系统接入电网,使得多个逆变器同时并联接入电网的现象普遍存在。另一方面,长距离输电线路和变压器漏感等因素导致电网呈弱电网特性,且电网运行状况的变化将引起宽范围时变的电网阻抗。受到LCL滤波器、电网阻抗以及并网系统中其它非线性因素的影响,弱电网下多并网逆变器易产生谐振问题,影响并网电能质量,威胁并网系统的安全可靠运行。
本文首先围绕弱电网下多逆变器建模及其谐振分析方法阐述了理论基础。基于典型三相LCL型并网逆变器系统及诺顿等效原理,建立了单并网逆变器输出阻抗模型,并拓展得到多并网逆变器输出阻抗模型。介绍了多并网逆变器谐振分析方法的原理,包括频谱分析法、频域分析法和模态分析法,对比了上述三种方法在多并网逆变器谐振问题中的应用特点。
针对弱电网下多并网逆变器谐振机理问题,采用模态分析法研究并网系统的谐振特性,通过模态阻抗曲线获取并网系统谐振频率,由参与因子计算得到并网系统各节点对谐振的参与度。分别分析了相同参数多并网逆变器下逆变器数量、电网阻抗、线路阻抗及逆变器参数对并网系统谐振特性的影响规律,并进行了不同参数多逆变器组合的谐振模态分析。采用频域分析法对模态分析结果进行验证,二者得到结论一致,证明了模态分析法的准确性。
针对弱电网下不同控制类型的多逆变器谐振问题,分别建立了电压型控制逆变器与电流型控制逆变器不同组合方式下的等效电路模型,并进行不同组合下并网系统的谐振模态分析,与频域分析结果进行对比验证。
最后,通过MATLAB平台对上述理论分析进行仿真验证,证明了所建立并网逆变器模型的正确性,以及模态分析法在弱电网下多并网逆变器谐振问题研究中的合理性和准确性。
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