光伏集群系统中的谐振分析及抑制研究

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随着分布式光伏发电及并网技术的日益成熟,多个光伏逆变器以并联的方式在公共耦合点(point of common coupling,PCC)并网的光伏集群结构得到广泛应用。在光伏集群系统中,LCL滤波器被广泛使用,导致系统存在固有谐振点,此外,多逆变器之间也会通过线路和电网阻抗耦合,形成复杂的高阶电网络,极易诱发光伏集群系统的谐振,导致电能质量的下降,严重时危害电力系统的安全稳定运行。因此,虽然光伏发电产业的发展如火如荼,但光伏集群系统中的谐振问题急需进一步的深入研究。
  本文针对光伏集群系统开展研究,首先,针对光伏集群系统的发电部分,提出一种结合了模糊控制与自动调整步长的策略,实现最大功率点跟踪(maximum power point tracking,MPPT),既提高了追踪最大功率点的速度,还可以减小在最大功率点附近的功率振荡,从而在一定程度上减小前端发电部分的波动对光伏集群系统中的谐波影响。
  其次,基于并网滤波器模型,分析了常用的LCL滤波器和几种新型的并网滤波器的特性,并对相应的无源、有源阻尼策略进行了研究;进一步,对带LCL滤波器的单相、三相光伏并网逆变器的输出阻抗模型建模思路进行了统一,大大简化了建模过程;并将系统中的非线性因素考虑进来,提高了建模的精确性。
  然后,在前面的基础上,建立了光伏集群系统的等效模型,以影响光伏集群系统谐振特性的主要因素作为变量,对光伏集群系统的谐振特性进行了分析,并对系统中主要的谐波源成分提出了抑制措施,以减小系统谐振风险。
  最后,为有效地抑制光伏集群系统中的谐振问题,基于理论分析,从逆变器侧出发,提出了一种基于输出阻抗增强的抑制策略,并对控制环路进行了优化;此外,从网侧出发,提出了一种基于级联二阶广义积分器锁频环与虚拟导纳结合的阻抗重塑策略;并通过仿真验证了所提抑制策略的有效性。
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