三相并网变换器与电网交互谐振抑制的研究
电压源型变换器（Voltage Source Converter，VSC）广泛应用于可再生能源发电系统中。随着可再生能源发电单元渗透率的提高，电网逐渐表现出弱电网特性，其电网阻抗不可忽略。单个VSC运行的系统中，VSC与电网阻抗之间的耦合可能发生交互谐振；在多VSC并联运行系统中，VSC控制单元与电网阻抗之间的耦合及VSCs控制单元之间的相互耦合都有可能造成交互谐振。本文将从阻抗分析的角度对高增益控制条件下的交互谐振抑制方法及高锁相环带宽条件下的交互谐振抑制方法进行深入研究。 1、本文首先介绍了三相LCL型并网变换器的电路拓扑结构及工作原理，并建立静止坐标系下的数学模型，在此基础上用小信号扰动的方法建立同步旋转坐标系下的数学模型。然后将并网变换器分为源子系统和负载子系统，通过阻抗分析找出其可能的谐振频率点，最后重塑VSC的输出阻抗特性使其在该谐振频率点处无源以避免与电网的交互谐振。 2、谐波畸变率是电能质量的重要指标，为了主动抑制并网电流谐波或者补偿非线性负载谐波，变换器通常采用高增益控制器，例如重复控制器。传统的重复控制器设计时没有考虑变换器与电网之间的阻抗交互特性可能出现以下两种情况：单台VSC在理想电网下稳定运行而在弱电网条件下容易发生谐振；单台VSC能稳定运行而多台并联时发生谐振，导致系统不稳定。因此本文提出了一种基于嵌入式重复控制器的并网变换器输出导纳重塑方法，利用本方法设计得到的变换器不仅对弱电网具有更好的适应性，而且在多VSC并联系统中也能实现稳定运行，仿真及实验结果验证了该方法的有效性。 3、并网变换器的电流控制需要锁相环提供同步信号，而锁相环带宽对dq坐标系下的电流控制的影响比αβ坐标系下的电流控制更大。锁相环会对αβ坐标系下电流控制中的参考电流产生影响，对dq坐标系下电流控制中的参考电流和调制电压产生影响。锁相环带宽较高时会对VSC的q轴输出阻抗产生影响并可能与电网阻抗发生交互谐振。本文提出一种高锁相环带宽条件下基于q轴调制电压的补偿方法，使VSC在锁相环带宽较高时也能保持稳定，仿真及实验结果验证了该方法的有效性。
配电网;并网运行;电压源型变换器;交互谐振;重复控制器;锁相环
电子科技大学
硕士
控制科学与工程
于力
2019
中文
TM732
2019-09-16（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）