多逆变器并网系统谐振特性分析-论文.pdf

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1、第34卷第7期电力自动化设备VolI34N0．72014年7月ElectricPowerAutomationEquipmentJu1．2014@多逆变器并网系统谐振特性分析胡伟，孙建军，马谦，刘飞，查晓明(武汉大学电气工程学院，湖北武汉430072)摘要：基于闭环传递函数法建立了并网逆变器诺顿等效模型．利用所建立的模型分析了并联逆变器数量、组成和系统控制参数对系统谐振特性的影响。分析结果表明：和传统单逆变器系统相比．多逆变器并网系统存在多个谐振频率．谐振频率个数和系统中的逆变器种类相关．较低的谐振频率随着逆变器数量的增加而减小。随着并网阻抗的增大而减小：谐振频率

2、随着电容电流内环参数的增大而减小，随着并网电流外环控制参数的增大而增大，基本不受并网电流外环控制参数K的影响。仿真分析结果证明了理论分析的正确性。关键词：分布式发电；滤波器；并网；逆变器：谐振；模型中图分类号：TM464文献标识码：ADOI：10．3969／j．issn．1006—6047．2014．07．0160引言分布式电源的不同．并联逆变器参数、控制策略及控制参数往往不同．这些不同直接影响多逆变器并网系基于可再生能源(如风能、太阳能等)的分布式统谐振频率和谐振峰个数．且增加了多逆变器系统谐发电技术是人类应对能源危机和环境污染的重要手振特性分析难度段．近年来

3、越来越受到重视[--。并网逆变器因其灵为了深入研究多逆变器并网系统谐振机理．以活的运行模式和良好的可控性．成为可再生能源发采取有效的措施抑制系统谐振．本文基于闭环传递电系统并网的主要接口之一E343由于可再生能源函数法建立了电容电流和网侧电流双闭环控制的具有分布式接人特点．各逆变器间大多满足并联关系LCL并网逆变器诺顿等效模型．利用所建立的模型分并网逆变器通常采用脉冲宽度调制PWM(PulseWidthModulati0n)方式．因此在输出波形中存在开析多逆变器并网系统谐振特性及参数对系统谐振的关频率整数倍附近的高频谐波为抑制高频开关产影响。仿真验证了理论分析的

4、正确性和准确性。生的电压和电流纹波．通常在并网逆变器和电网之lLCL并网逆变器诺顿等效模型间加入LCL滤波器。与单电感滤波器相比，LCL滤波器对电流高频分量具有更强的抑制能力[5-61．但多个并网逆变器构成的多逆变器系统通过滤波器是一个三阶系统．具有一个阻尼系数很PCC和弱电网并网运行，其结构如图1所示。图中，低的谐振尖峰大量文献研究了无源阻尼或有源阻和(1，2，⋯，n)分别为逆变器侧和网侧滤波尼抑制谐振峰值的技术[7-12]．这些文献基于单逆感抗；(=1，2，⋯，)为滤波器容抗；为交流弱电变器模型．针对￡滤波器单个谐振峰进行抑制。网的等效阻抗；MNN：N]~g

5、IN0gin；i为电网电流。而多LCL逆变器并网时．各逆变器通过公共连接点PCC(PointofCommonCoupling)交互作用[13-15]．系统谐振特性不同于单逆变器系统E16-17]。文献『16]将逆变器等效为一个理想的电压源．分析了并联滤波器的谐振特性．分析中没有考虑逆变器对系统谐振的影响．多滤波器的谐振特性并不等同于多逆变器并网系统的谐振特性。文献『17]基于离散传递函数建立了逆变器侧电流闭环控制的并网逆变器等效模型．考虑逆变器对系统谐振的影响，分析发现和单逆变器并网系统不同．多逆变器并网系统存在2个谐振峰但分析过程中假设所有逆变器参数、控制策略

6、及控制参数均相同．而实际系统中，由于收稿日期：2013-11-20；修回日期：2014—05—12基金项目：国家自然科学基金重大资助项目(51190102)；国家i并网逆变器i自然科学基金资助项目(51277137．51177l13)ProieetsupportedbytheKeyProgramofNationalNatural图1多LCL逆变器并网系统结构图ScienceFoundationofChina(51190102)andtheNationalFig．1Structureofgrid-connectionsystemNaturalScienceFoun

7、dationofChina(51277137。51177113)withmultipleLCLinverters0电力自动化设备第34卷图1中第i个LCL单相并网逆变器的结构如图Pcc(s)2所示。其中，逆变器输入直流电压由分布式电源提供；为逆变器电网侧电流；为滤波器电容电流；i为逆变器侧电流。图4并网逆变器双闭环电流控制系统简化框图Fig．4Simplifiedblockdiagramofdual-loopcurrentcontrolsystemford—connectedinverter图5LCL并网逆变器等效诺顿模型Fig．5EquivalentNorto

8、nmodelofgrid