光伏逆變器并網(wǎng)穩(wěn)定控制與防孤島保護(hù)技術(shù)研究.pdf

1、隨著光伏發(fā)電的規(guī)?；瘧?yīng)用，大量逆變器接入電網(wǎng)，由于電網(wǎng)阻抗的存在，使得逆變器與逆變器之間、逆變器與電網(wǎng)之間發(fā)生交互影響，產(chǎn)生了諸如公共耦合點(diǎn)諧波增大、逆變器脫網(wǎng)、非計(jì)劃性孤島運(yùn)行等問(wèn)題，對(duì)電網(wǎng)的安全可靠運(yùn)行產(chǎn)生重大影響。為保證光伏逆變器安全可靠、靈活高效接入電網(wǎng)，本文在863課題的支持下，針對(duì)逆變器諧振脫網(wǎng)、傳統(tǒng)鎖相技術(shù)對(duì)異常電網(wǎng)電壓適應(yīng)性差、多逆變器防孤島保護(hù)失效等問(wèn)題，進(jìn)行了系統(tǒng)的分析和研究，取得了一些創(chuàng)新性成果。
　　揭示了

2、數(shù)字控制時(shí)間延遲對(duì)逆變器穩(wěn)定性影響的機(jī)理，得出了逆變器穩(wěn)定運(yùn)行的約束條件。首先分別建立了逆變器側(cè)電流反饋單環(huán)控制和網(wǎng)側(cè)電流反饋單環(huán)控制下的逆變器模型，然后在不同數(shù)字控制時(shí)間延遲條件下，定量分析了控制頻率和濾波器諧振頻率之間的約束關(guān)系。同時(shí)，得出了逆變器穩(wěn)定時(shí)對(duì)電流控制器比例增益的約束關(guān)系。
　　揭示了逆變器與電網(wǎng)諧振的機(jī)理，提出重塑逆變器輸出導(dǎo)納抑制諧振的新方法。首先在建立單/多逆變器與電網(wǎng)模型的基礎(chǔ)上，發(fā)現(xiàn)逆變器等效輸出導(dǎo)納與電

3、網(wǎng)導(dǎo)納之比的頻率特性不滿足Nyquist穩(wěn)定判據(jù)，這是引起逆變器-電網(wǎng)諧振的原因。然后通過(guò)數(shù)學(xué)分析的方法確定了逆變器側(cè)電流反饋單環(huán)控制和網(wǎng)側(cè)電流反饋單環(huán)控制下的逆變器輸出導(dǎo)納負(fù)實(shí)部所在的頻率區(qū)間，得到了改變逆變器的控制頻率和電流控制器控制參數(shù)均不能徹底消除逆變器輸出導(dǎo)納負(fù)實(shí)部的結(jié)論。最后提出了基于數(shù)字控制和無(wú)源阻尼相結(jié)合的輸出導(dǎo)納重塑方法，使逆變器等效輸出導(dǎo)納與電網(wǎng)導(dǎo)納之比滿足Nyquist穩(wěn)定判據(jù)。經(jīng)仿真驗(yàn)證，所提方法有效抑制了逆變器

4、與電網(wǎng)間相互作用所產(chǎn)生的諧振，提高了逆變器穩(wěn)定性和對(duì)電網(wǎng)的適應(yīng)性。
　　提出了一種適用于多逆變器并網(wǎng)系統(tǒng)的孤島檢測(cè)新方法。首先對(duì)現(xiàn)有孤島檢測(cè)方法進(jìn)行綜合比較分析，指出基于頻率正反饋孤島檢測(cè)方法適合用來(lái)進(jìn)行多逆變器并網(wǎng)系統(tǒng)孤島檢測(cè)。然后提出了一種基于電力線載波通訊的Sandia頻率偏移法，通過(guò)合理設(shè)計(jì)正反饋增益，實(shí)現(xiàn)孤島檢測(cè)性能與逆變器輸出功率解耦，提高了多逆變器并網(wǎng)系統(tǒng)的孤島檢測(cè)能力，并且不受逆變器的頻率測(cè)量誤差和線路阻抗的影響。

5、最后實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了所提方法無(wú)檢測(cè)盲區(qū)，防孤島保護(hù)時(shí)間短（小于200ms），可靠性高，并且對(duì)電能質(zhì)量影響小。
　　給出了一種電網(wǎng)電壓適應(yīng)能力強(qiáng)的鎖相方法，提高了逆變器并網(wǎng)控制穩(wěn)定性。在SRF-PLL小信號(hào)模型的基礎(chǔ)上，分析了電網(wǎng)電壓中的負(fù)序分量和電壓幅值對(duì)傳統(tǒng)鎖相環(huán)性能影響機(jī)理。通過(guò)采用解耦雙同步坐標(biāo)系得到電壓正序分量，利用正序分量進(jìn)行鎖相，避免了負(fù)序分量對(duì)鎖相效果的影響;通過(guò)采用歸一化方法消除電壓幅值變化對(duì)鎖相環(huán)動(dòng)態(tài)性能的影響。仿真及