并网接口电路的等效阻抗优化方法研究

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并网接口电路作为微电网与公共电网的连接桥梁,其对微电网的稳定运行以及交直流交互电能质量的保障起着至关重要的作用,其对公共直流母线的等效输出阻抗特征是对其源特征评价的重要指标。本文以并网接口电路为研究对象,从对其数字控制器结构进行改进的角度出发讨论通过控制器优化改善并网接口电路等效输出阻抗特征的方法。本文首先讨论了传统多闭环控制条件下的并网逆变器控制系统的等效数学模型,并在对该模型进行分析的基础上,结合数字控制器延迟特征对传统双闭环控制器的电压环控制器增益与电流环控制器增益的取值范围以及限制因素进行了定量与定性的分析。其次,结合瞬时功率理论研究了无锁相环条件下的并网接口电路并网控制算法,并在该算法条件下将并网有功功率与无功功率对公共直流母线电压的作用特征进行了解耦,并通过大信号模型分析并确立了并网接口电路对于公共直流母线的等效输出阻抗模型,获得了系统控制器与控制参数以及滤波器参数等对系统等效输出阻抗的综合作用机理。在获得等效输出阻抗模型的基础上研究了扰动电流前馈控制对系统等效输出阻抗的优化机理,并通过对扰动电流前馈的优化使并网接口电路适应于分布式接入直流微电网。另外,本文提出了一种应用于电感电流内环控制的延时补偿环节,通过该算法拓展了电压环控制器增益的选取范围,改善了系统的稳定裕度,并结合阻抗模型研究了其对系统的等效输出阻抗特征进行优化的有效性。最后,在MATLAB/Simulink环境下进行了仿真实验,并搭建背靠背形式的模拟直流微电网扰动实验平台与并网接口电路实验平台,对论文中所提的阻抗优化策略进行实验验证,仿真和实验结果都表明分析方法的正确性以及阻抗优化策略的有效性。
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