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【热点专题论文】上海电力学院赵晋斌等:基于阻抗的弱电网稳定性判据重塑

2023-05-10 14:56:27


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弱电网条件下基于阻抗的稳定性判据重塑/高家元,赵晋斌,陈晓博,屈克庆,李芬

《电网技术》2017年第9期:2762-2768

研究背景

基于阻抗的稳定性判据是分析判定弱电网条件下逆变器并网系统稳定性的一种有效的技术手段。然而传统基于阻抗的稳定性判据虽然在一定条件下可以判定逆变器并网系统的稳定性,但存在表征系统稳定性裕度不准确,以及当逆变器控制参数发生变化时可能导致阻抗判据不再适用的问题,因此迫切需要对传统基于阻抗的稳定性判据进行重塑,为拓宽基于阻抗的稳定性判据的应用范围提供理论依据。

解决的问题

传统基于阻抗的稳定性判据使用电网阻抗与逆变器等效输出阻抗的比值来判定逆变器并网系统的稳定性,并用该比值来表征系统的真实相位裕度,但是其并没有考虑逆变器系统本身所固有的相位裕度信息,造成传统基于阻抗的稳定性判据在表征逆变器并网系统真实相位裕度过程中存在误差。本文对传统基于阻抗的稳定性判据进行了重塑,重塑后的阻抗判据不仅可以判定系统的稳定性,而且还能准确表征逆变器并网系统真实的相位裕度信息。
弱电网条件下当并网逆变器采用自适应控制策略时,控制环参数会随着电网阻抗的变化而做实时动态调整,这有可能会造成传统基于阻抗的稳定性判据所对应的等效电流源变得不再稳定,进而造成传统基于阻抗的稳定性判据失效。本文所提重塑基于阻抗的稳定性判据可以不受逆变器控制环参数的约束,对变参数控制的并网逆变器系统依旧具有较强的适用性。

重点内容及创新点

1、对传统基于阻抗的稳定性判据不能准确表征逆变器并网系统真实相位裕度的原因以及在判定现有变参数控制并网逆变器系统稳定性过程中存在的技术局限性问题进行了详细的理论分析。

2、对传统基于阻抗的稳定性判据所对应的诺顿等效电路进行了重构。重构的出发点是为了将原先与逆变器并网系统控制环参数有关的等效电流源转换成与逆变器并网系统控制环参数无关的等效电流源。目的是为了解决传统基于阻抗的稳定性判据在判定变参数控制并网逆变器系统稳定性的应用过程中存在的技术局限性问题。

3、为了准确表征逆变器并网系统真实的相位裕度信息,数学分析并推导了重塑基于阻抗的稳定性判据中相关输出阻抗所满足的约束条件,并通过模型加以验证。

结论

重塑基于阻抗的稳定判据相较于传统基于阻抗的稳定判据而言,不仅能够准确表征逆变器并网系统真实的相位裕度信息,而且对采用变参数控制的逆变器并网系统依旧具有较强的适用性。


后续研究

在重塑基于阻抗的稳定性判据模型的基础上对如何提高逆变器并网系统的稳定性裕度将作为下一步的研究方向。

扩展阅读


Sun J.Impedance-based stability criterion for grid-connected inverters[J].IEEE Transactions on Power Electronics,2011,26(11):3075-3078.


杨东升,阮新波,吴恒.提高LCL型并网逆变器对弱电网适应能力的虚拟阻抗方法[J].中国电机工程学报,2014,34(15):2327-2335.


Li Haoran, Zhao Jinbin, Yang Xuhong. Mathematical model of grid-connected inverter system in weak grid[J]. Electronics Letters, IET, 2015, 51(23): 1922-1924.


严干贵,常青云,黄亚峰,等.弱电网接入下多光伏逆变器并联运行特性分析[J].电网技术,2014,38(4):933-940.


刘桂花,石桐,马田源,等.弱电网下光伏并网逆变器自适应准PRD控制方法[J].电网技术,2017,41(1):112-117.


何超杰,赵晋斌,杨旭红,等.弱电网下基于系统敏感度的逆变器自适应控制[J].电网技术,2017,41(1):238-244.


团队介绍

赵晋斌教授带领的课题组致力于弱电网下并网系统的稳定性研究、新能源并网控制技术、交直流微电网、无线电能传输、光伏预测等领域的研究。近年来,承担了国家自然科学基金面上项目“弱电网下电压控制型并网变流器分层控制关键技术研究”、上海市教委东方学者课题资助“分布式发电系统中DC/DC变换器拓扑结构与控制的研究与应用”、上海市自然科学基金的“并网电压控制逆变器运行机理及其网源互动特性研究”、国家自然科学基金青年项目“建筑光伏发电关键气象环境因子影响机理及综合评估体系研究”等科研项目。

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