分布式發(fā)電系統(tǒng)中并網(wǎng)逆變器控制技術(shù)研究

基于可再生能源的分布式發(fā)電是實(shí)現(xiàn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展和解決環(huán)境污染問題的重要途徑。研究分布式發(fā)電系統(tǒng)中并網(wǎng)逆變器的控制技術(shù)，確保分布式發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行，將為高效和更經(jīng)濟(jì)的開發(fā)利用可再生能源提供重要的理論基礎(chǔ)，對(duì)我國(guó)能源結(jié)構(gòu)調(diào)整、環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展具有戰(zhàn)略性全局性的重要意義。本項(xiàng)目針對(duì)單相和三相LCL型并網(wǎng)逆變器，提出了電網(wǎng)電壓全前饋方法，有效減小電網(wǎng)電壓諧波對(duì)并網(wǎng)電流影響的控制策略；針對(duì)基于電容電流反饋有源阻尼的LCL型并網(wǎng)逆變器，提出了一種有效的雙閉環(huán)設(shè)計(jì)方法；針對(duì)數(shù)字控制存在計(jì)算延時(shí)和PWM延時(shí)，揭示了電容電流反饋有源阻尼對(duì)系統(tǒng)阻尼特性的影響，并提出了雙閉環(huán)的設(shè)計(jì)方法，保證并網(wǎng)逆變器安全可靠運(yùn)行；針對(duì)數(shù)字控制下的LCL型并網(wǎng)逆變器，提出了電容電流即時(shí)反饋有源阻尼的方法，消除了數(shù)字控制延時(shí)，有效提高了系統(tǒng)對(duì)電網(wǎng)阻抗的魯棒性；針對(duì)三相并網(wǎng)逆變器，提出了通用二階和三階復(fù)數(shù)濾波器兩種鎖相環(huán)前置濾波器，前者可以有效減少低電壓穿越過程中鎖相環(huán)對(duì)電網(wǎng)電壓正負(fù)序分量的提取時(shí)間，后者能夠在保證鎖相環(huán)動(dòng)態(tài)性能的前提下，有效提高鎖相環(huán)對(duì)電網(wǎng)電壓諧波的抑制能力；針對(duì)LCL并網(wǎng)逆變器帶本地整流性負(fù)載，提出采用雙電感電流反饋，同時(shí)加入負(fù)載電流前饋的控制策略，外環(huán)采用重復(fù)控制器以保證逆變器帶整流性負(fù)載時(shí)，并網(wǎng)電流具有良好的正弦度，該控制策略還可以有效抑制電網(wǎng)電壓諧波對(duì)并網(wǎng)電流的影響，減小并網(wǎng)電流的穩(wěn)態(tài)誤差，且并網(wǎng)逆變器對(duì)電網(wǎng)阻抗魯棒性強(qiáng)；針對(duì)LCL型并網(wǎng)逆變器的濾波器的兩個(gè)電感，提出了將其集成在一副磁芯上的磁集成方法，有效減小了磁芯體積和重量。通過上述研究，實(shí)現(xiàn)了分布式發(fā)電系統(tǒng)中并網(wǎng)逆變器安全可靠的并網(wǎng)運(yùn)行。

LCL型并網(wǎng)逆變器的控制技術(shù)是基于可再生能源的分布式發(fā)電系統(tǒng)中一項(xiàng)重要的研究?jī)?nèi)容。除阻尼LCL濾波器的諧振尖峰外，還需要抑制電網(wǎng)背景諧波對(duì)并網(wǎng)電流波形質(zhì)量的影響；解決電網(wǎng)阻抗對(duì)并網(wǎng)逆變器穩(wěn)定性的影響；阻尼容性負(fù)載引起的多次諧振尖峰；解決整流性負(fù)載對(duì)并網(wǎng)電流波形質(zhì)量的影響。本項(xiàng)目將揭示電網(wǎng)背景諧波與并網(wǎng)電流之間的物理關(guān)系，提出有效抑制背景諧波影響的控制策略。在此基礎(chǔ)上，建立典型電網(wǎng)阻抗的數(shù)學(xué)模型，提出快速、準(zhǔn)確檢測(cè)電網(wǎng)阻抗的方法以及在線優(yōu)化調(diào)節(jié)器參數(shù)的設(shè)計(jì)方法。結(jié)合所建立的電網(wǎng)阻抗模型，揭示本地負(fù)載(特別是容性負(fù)載和整流性負(fù)載)對(duì)控制系統(tǒng)影響的機(jī)理，提出阻尼多次諧振的有源阻尼方法以及抑制整流性引起并網(wǎng)電流振蕩的控制策略，保證并網(wǎng)逆變器穩(wěn)定工作，同時(shí)并網(wǎng)電流滿足諧波標(biāo)準(zhǔn)。

多逆變器并聯(lián)并網(wǎng)技術(shù)是基于可再生能源的分布式發(fā)電系統(tǒng)中一項(xiàng)重要研究?jī)?nèi)容。研究多逆變器并聯(lián)并網(wǎng)系統(tǒng)穩(wěn)定性和多諧振問題，消除它們對(duì)電網(wǎng)的負(fù)面影響，改善并網(wǎng)電能質(zhì)量，確保多逆變器并聯(lián)并網(wǎng)系統(tǒng)可靠運(yùn)行，將為分布式發(fā)電技術(shù)的發(fā)展提供重要的理論基礎(chǔ)。本項(xiàng)目將針對(duì)多逆變器并聯(lián)并網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和多諧振問題開展研究，建立多逆變器并聯(lián)并網(wǎng)系統(tǒng)小信號(hào)模型，分析影響系統(tǒng)穩(wěn)定性的原因，指出實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的條件；建立多逆變器并聯(lián)并網(wǎng)系統(tǒng)的電路模型，揭示引起多諧振的機(jī)理，對(duì)引起多諧振原因進(jìn)行分類；研究穩(wěn)定性原因和引起多諧振原因的內(nèi)在聯(lián)系，提出既可以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定，又可以抑制多諧振的調(diào)節(jié)思路及其實(shí)現(xiàn)方法，在此基礎(chǔ)上，提出提高并網(wǎng)電能質(zhì)量的控制策略；針對(duì)電網(wǎng)阻抗和逆變器并聯(lián)臺(tái)數(shù)會(huì)發(fā)生變化，研究實(shí)現(xiàn)方法的自適應(yīng)調(diào)節(jié)功能。通過上述研究，實(shí)現(xiàn)多逆變器并聯(lián)并網(wǎng)系統(tǒng)安全、經(jīng)濟(jì)、高效、優(yōu)質(zhì)的并網(wǎng)運(yùn)行。

多逆變器并聯(lián)并網(wǎng)技術(shù)是基于可再生能源的分布式發(fā)電系統(tǒng)中一項(xiàng)重要研究?jī)?nèi)容。研究多逆變器并聯(lián)并網(wǎng)系統(tǒng)穩(wěn)定性和多諧振問題，消除它們對(duì)電網(wǎng)的負(fù)面影響，改善并網(wǎng)電能質(zhì)量，確保多逆變器并聯(lián)并網(wǎng)系統(tǒng)可靠運(yùn)行，將為分布式發(fā)電技術(shù)的發(fā)展提供重要的理論基礎(chǔ)。本項(xiàng)目將針對(duì)多逆變器并聯(lián)并網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和多諧振問題開展研究，建立多逆變器并聯(lián)并網(wǎng)系統(tǒng)小信號(hào)模型，分析影響系統(tǒng)穩(wěn)定性的原因，指出實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的條件；建立多逆變器并聯(lián)并網(wǎng)系統(tǒng)的電路模型，揭示引起多諧振的機(jī)理，對(duì)引起多諧振原因進(jìn)行分類；研究穩(wěn)定性原因和引起多諧振原因的內(nèi)在聯(lián)系，提出既可以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定，又可以抑制多諧振的調(diào)節(jié)思路及其實(shí)現(xiàn)方法，在此基礎(chǔ)上，提出提高并網(wǎng)電能質(zhì)量的控制策略；針對(duì)電網(wǎng)阻抗和逆變器并聯(lián)臺(tái)數(shù)會(huì)發(fā)生變化，研究實(shí)現(xiàn)方法的自適應(yīng)調(diào)節(jié)功能。通過上述研究，實(shí)現(xiàn)多逆變器并聯(lián)并網(wǎng)系統(tǒng)安全、經(jīng)濟(jì)、高效、優(yōu)質(zhì)的并網(wǎng)運(yùn)行。 2100433B

并網(wǎng)逆變器是可再生能源與電網(wǎng)之間的橋梁和紐帶。隨著可再生能源滲透率的不斷提高，功能更加多樣、控制更加靈活的柔性并網(wǎng)逆變器具有重要的研究?jī)r(jià)值和應(yīng)用前景。圍繞并網(wǎng)逆變器的電網(wǎng)輔助服務(wù)功能，本書系統(tǒng)介紹了柔性并網(wǎng)逆變器的控制技術(shù)，詳細(xì)闡述了并網(wǎng)逆變器的基礎(chǔ)理論，建立了并網(wǎng)逆變器的數(shù)學(xué)模型，分析了并網(wǎng)逆變器的控制策略。針對(duì)可再生能源電網(wǎng)的電能質(zhì)量治理問題，提出了柔性并網(wǎng)逆變器的電能質(zhì)量定制補(bǔ)償控制技術(shù)。針對(duì)多臺(tái)柔性并網(wǎng)逆變器的協(xié)同運(yùn)行，提出了分散自治的電能質(zhì)量協(xié)調(diào)控制技術(shù)。針對(duì)可再生能源電網(wǎng)的慣性缺失問題，提出了柔性并網(wǎng)逆變器的虛擬同步發(fā)電機(jī)控制技術(shù)。針對(duì)可再生能源電網(wǎng)的諧波諧振問題，提出了柔性并網(wǎng)逆變器輸出阻抗重塑控制技術(shù)。