對微電網(wǎng)中并聯(lián)逆變器與電網(wǎng)的諧波交互問題進行分析研究

針對微電網(wǎng)中并聯(lián)逆變器與電網(wǎng)的諧波交互問題，對單臺逆變器建立輸出阻抗模型，并分析網(wǎng)側(cè)阻抗對諧波交互的影響。對多臺并聯(lián)逆變器，定義堆棧和二叉樹2種典型的逆變器并聯(lián)結(jié)構(gòu)，推導(dǎo)2種結(jié)構(gòu)的阻抗表達(dá)式。詳細(xì)分析并聯(lián)逆變器數(shù)對堆棧型結(jié)構(gòu)阻抗的影響以及逆變器在左右子樹的分布對二叉樹型結(jié)構(gòu)阻抗的影響。在此基礎(chǔ)上，推導(dǎo)諧波源到網(wǎng)絡(luò)中各支路電流的傳遞函數(shù)，分析各支路電流的諧振頻率。仿真結(jié)果驗證了所提方法的可行性。

微電網(wǎng)中多臺并聯(lián)逆變器與電網(wǎng)構(gòu)成的阻抗網(wǎng)絡(luò)，可能在諧波源干擾下引起公共耦合點（PCC）或阻抗網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的諧波電流被放大，這不僅降低微電網(wǎng)的電能質(zhì)量，而且可能造成阻抗網(wǎng)絡(luò)的不穩(wěn)定。

逆變器與電網(wǎng)的阻抗模型是諧波交互作用的理論分析基礎(chǔ)，其中逆變器阻抗模型是研究核心。根據(jù)建立逆變器阻抗模型方法的差異，現(xiàn)有研究可分為三類：

1）將逆變器輸出側(cè)濾波器的阻抗模型作為逆變器模型基礎(chǔ)，分析濾波器參數(shù)對諧振頻率的影響，但并未考慮逆變器控制回路。

2）在逆變器建模中考慮逆變器控制回路，建立逆變器離散域模型，并分析數(shù)字控制及載波的非同步對諧波交互的影響，但建模中忽略逆變器之間的線路阻抗。

3）對逆變器進行精細(xì)化建模，在交互分析中考慮逆變器死區(qū)效應(yīng)、開關(guān)器件非理想的非線性因素以及逆變器間線路阻抗，但均以一種簡單的逆變器并聯(lián)結(jié)構(gòu)進行分析。

實際微電網(wǎng)微源位置具有隨機性，呈現(xiàn)復(fù)雜并聯(lián)結(jié)構(gòu)，在PCC點處看入并聯(lián)逆變器側(cè)時，其并聯(lián)架構(gòu)與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中堆棧型和樹型結(jié)構(gòu)類似，且呈現(xiàn)一定規(guī)律，因此分析不同結(jié)構(gòu)下的交互作用具有實際意義。

主要創(chuàng)新點

1）建立引入電網(wǎng)電壓前饋的PQ控制逆變器的阻抗模型，分析網(wǎng)側(cè)阻抗對并網(wǎng)電流的諧振頻率的影響。

2）詳細(xì)分析多臺逆變器堆棧型和二叉樹型結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)阻抗。堆棧型結(jié)構(gòu)阻抗的倒數(shù)隨著并聯(lián)數(shù)遞增構(gòu)成等差數(shù)列；二叉樹型結(jié)構(gòu)阻抗呈現(xiàn)純阻性時存在最值，并推導(dǎo)出其表達(dá)式。

3）在2種典型結(jié)構(gòu)下諧波源分別在網(wǎng)側(cè)和逆變器側(cè)時，建立諧波源到并網(wǎng)電流和逆變器間線路阻抗電流的傳遞函數(shù)，分析各支路電流與諧波源的交互作用。

解決的問題及意義

本文建立包含電網(wǎng)電壓前饋的PQ控制逆變器輸出阻抗模型，分析網(wǎng)側(cè)阻抗對單臺逆變器諧振頻率的影響；對堆棧型和二叉樹型2種典型結(jié)構(gòu)的阻抗計算式進行詳細(xì)推導(dǎo)，得到不同位置諧波源到各支路電流的傳遞函數(shù)，通過傳遞函數(shù)波特圖分析各支路電流的諧振頻率。

后續(xù)研究

下一步針對微電網(wǎng)孤島模式下不同控制方法的逆變器間交互作用進行研究。

主要圖表