多逆变器并网系统谐振机理及抑制策略的研究

With the development of renewable energy power plants and Distributed generation system, the reliable and stable operation of the generating system and power grid is seriously challenged by the resonance problems of Multi-inverter. Multi-inverter system is deeply interconnected and coupling constitutes a complex high level electric network, this make the multi-inverter system may easily resonance. On the other hand, with increasing penetration of renewable energy power station, the impedance change of point of common coupling will make the voltage is more sensitive to the voltage fluctuations, increase the possibility of system resonance, threatening the stability of operation of the entire system. The project intends to have research in multi-inverter resonance mechanism and suppression technology. The main studies include: based on the resonance factors, set up the model of grid connected multi-inverter system, and analysis the resonance mechanism; then further explore the resonance suppression programs of one-in-multiple inverter and multiple inverter systems; in the same time, a suitable laboratory analog research platform will be set up to verify the accuracy of system resonance model, the effectiveness of the resonance suppression program will also be verified and evaluated.

随着新能源并网发电的大规模化以及分布式发电技术的发展，多逆变器并网谐振问题已使得发电系统和电网的可靠稳定运行受到了严峻挑战。一方面，由于多逆变器并网系统间的各种相互关联耦合构成了一个复杂的高阶电网络，因此，极易引起并网系统的谐振；另一方面，随着新能源发电穿透率的增加，并网公共连接点阻抗的变化会使电压对功率波动更加敏感，从而进一步增加了引发系统全局谐振发生的可能性。本项目拟开展多逆变器并网谐振机理及抑制技术的研究。主要研究包括：在综合考虑多逆变器并网系统谐振引发因素的基础上，对多逆变器并网系统进行建模和谐振机理分析；在此基础上，提出并研究多逆变器并网系统中"单点-逆变器"和"全局-系统"谐振抑制策略；研究多逆变器并网系统的实验室模拟方案，以此为探索多逆变器并网系统谐振机理和验证谐振抑制策略的有效性提供实验室研究平台。

随着大规模新能源并网电站建设和并网运行的快速推进，大规模新能源发电系统中多逆变器并网系统谐振问题成为需要认真对待和解决的关键问题，本课题针对这一问题开展了深入的研究，为新能源发电系统运行的稳定性，大规模新能源发电系统的电能质量，提供一定的技术保障。本课题研究的内容和主要成果包括：.1. 针对光伏并网发电系统中多逆变器并联谐振问题，建立单台逆变器小信号电路模型，并扩展成多逆变器并联小信号模型，分别分析多逆变器各源对某一逆变器输出的影响，得到多逆变器并联系统各逆变器之间以及与PCC点的耦合关系。.2. 在所建立的多逆变器系统模型的基础上，提出根据逆变器输出相频特性结合载波同步性对模型进行修正，得出基于载波同步性的谐振分析模型，并研究得到电网阻抗变化、逆变器软件控制参数和滤波器参数变化对谐振特性的影响关系。.3. 提出了在多逆变器并网系统环境下的单个逆变器阻尼控制技术，即“单点-逆变器”谐振抑制策略。分析了基于统一微分的单逆变器有源阻尼方法的谐振抑制机理，并证明该方案对电网阻抗变化具有较好的鲁棒性。.4. 提出了采用虚拟谐波阻抗来实现多逆变器并网系统的“系统-全局”谐振抑制策略。提出了电阻型、阻感型和复合型三种虚拟谐波阻抗作为全局谐振抑制单元来实现多逆变器并联系统的谐振抑制。分别从抑制效果和稳定性两个方面对三种谐波阻抗进行了比较研究。并提出了一种新型的高带宽输出滤波器来提高全局谐振抑制单元的输出带宽。.5. 分别建立了半实物仿真实验平台和物理模型实验平台来进多逆变器并网系统谐振的实验室模拟，在此基础上验证所提的谐振机理分析的正确性和谐振抑制策略的有效性。