【摘 要】
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随着可再生能源的不断发展,高比例新能源发电系统和电网交互作用易发生次/超同步频率振荡,特定情况下这两种频率振荡分量之间具有强耦合。这种强耦合称为频率耦合现象,是由三相并网逆变器dq轴控制结构或参数的不对称引起的。该现象会影响并网系统运行稳定性,降低系统的电能质量。因此本论文基于计及频率耦合效应的三相并网逆变器阻抗模型,通过优化控制器参数使系统运行稳定,又通过改进控制器结构降低频率耦合的影响。本文首
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随着可再生能源的不断发展,高比例新能源发电系统和电网交互作用易发生次/超同步频率振荡,特定情况下这两种频率振荡分量之间具有强耦合。这种强耦合称为频率耦合现象,是由三相并网逆变器dq轴控制结构或参数的不对称引起的。该现象会影响并网系统运行稳定性,降低系统的电能质量。因此本论文基于计及频率耦合效应的三相并网逆变器阻抗模型,通过优化控制器参数使系统运行稳定,又通过改进控制器结构降低频率耦合的影响。本文首先基于相序阻抗建模法建立了考虑频率耦合效应的逆变器输出阻抗模型,通过数学模型详细推导频率耦合机理产生的原因,并对产生因素进行理论分析。得出采用恒功率控制策略的逆变器中不对称电流环、功率外环及锁相环均会引起频率耦合,因此建立了包含主电路及引起频率耦合的控制电路的阻抗模型。最后得到了逆变器输出阻抗矩阵模型。由于逆变器与电网交互作用会产生谐振,使得系统不能稳定运行。因此,先将相序间相互耦合的2*2阻抗矩阵通过公式推导,解耦成相序间相互独立的单输入单输出的模型,然后根据得到的输出阻抗模型,分别求解临界稳定时锁相环带宽和电流环不对称度参数。通过对锁相环和电流环控制器的参数进行优化设计,确定使系统稳定时带宽及控制器的数值范围,保证系统稳定运行。根据得到的三相逆变器阻抗模型,针对锁相环和功率外环引起的频率耦合效应,提出改进控制器结构策略。并通过仿真验证了这些策略对改善并网逆变器频率耦合现象的有效性。另外,采用参数不同的两个逆变器并联并网来验证改进控制器结构策略的有效性。分别搭建仿真、实验平台,其中实验平台控制电路采用DSP+FPGA。通过仿真、实验验证改进控制器结构策略对减弱频率耦合效应的有效性。
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