高频PWM多机逆变微电网的稳定性分析和能量优化管理

传统远距离输电网络在稳定和可靠方面的脆弱性近年来愈益凸显，基于可再生能源的微电网(Microgrid)技术及应用得到重视并成为研究热点。由于微电网中常采用小惯性的高频PWM变换器实现功率变换和能量控制，线路阻抗不确定等因数影响，变换器之间、变换器与电网之间将产生相互作用，微电网系统的稳定性、微电网与市网及储能系统之间的能量优化管理和控制将成为微电网技术实用化必须优先解决的关键技术。本项目拟以基于高频PWM多机逆变的微电网为研究对象，采用"动态相量法"研究微电网的系统级数学模型，运用"Extra Element Theorem"研究微电网运行稳定性分析的理论判据与方法，研究线路阻抗比X/R变化条件下基于能量优化管理的微电网功率流控制策略与方法。旨在建立一套适用于高频PWM多机逆变微电网稳定运行控制的基本理论和设计方法，推动我国微电网实用化技术的发展。

稳定性分析和能量优化控制是微电网技术实用化必须优先解决的关键技术。微电网中常采用小惯性的高频PWM变换器实现功率变换和能量控制，高频PWM逆变器多机组网系统为高阶、强耦合、非线性的多变量系统，传统小信号建模无法精确描述系统的动态响应，本课题组采用“动态相量法”研究建立了系统降阶动态相量模型，利用特征值和敏感度指标对多机逆变器系统进行了稳定性分析，研究了运用“Extra Element Theorem”分析多机逆变微电网系统稳定性的理论判据与方法。针对线路阻抗不确定对多机逆变器组网运行的功率流控制及稳定性产生不利影响，采用基于在线阻抗测量的自适应功率流控制策略，实现了线路阻抗比变化条件下的系统电压稳定和合理的负荷分配；提出在线可编程虚拟阻抗的概念，进一步减小了线路阻抗对功率流控制精度的影响，提高了系统稳定裕度。研究实现了微电网逆变器孤岛检测和并/脱网平滑控制策略和方法，为提高系统运行可靠性并实现能量优化管理奠定基础。