基于態勢利導的同步逆變器負序電流抑制方法

李 輝, 王夢思, 李帥虎, 李 磊, 譚 貌, 段 斌

(1. 湘潭大學信息工程學院, 湖南省湘潭市 411105; 2. 湖南省風電裝備與電能變換協同中心, 湖南省湘潭市 411105)

0 引言

近年來,隨著電力系統中新能源滲透率的迅速攀升,大量風電和光伏電源以及儲能電站需借助電力電子裝置(DC/AC變換器)向電網輸送電能。因此并網型逆變器隨著新能源發電系統的發展也得到越來越廣泛的應用。并網逆變器目前常用的控制方法有PQ控制[1]、V/F控制[2]、下垂控制[3],上述控制策略具有動態響應快的優點,但慣性弱、擾動大,大量并網會削弱電網穩定性。同步逆變器[4-5]采用虛擬同步發電機(virtual synchronous generator,VSG)控制[6],設計了虛擬轉動慣量,使其具有較大慣性,能抵御小擾動,在不改變電網原有運行方式的情況下,實現新能源友好并網[7],為并網型逆變器控制技術提供了一種新思路。

電網不對稱短路故障或非對稱負載故障普遍存在,將導致電網電壓三相不平衡,從而使同步逆變器產生負序電流并輸入電網,這會加劇電網的不平衡。當電網電壓不平衡度超過允許值[8]時,同步逆變器輸出電流不平衡度也會急劇上升,增加了VSG控制的超調量和過渡過程的調節時間,使得控制系統的動態性能無法滿足要求[9]。因此,通過研究負序電流的抑制方法,提高控制系統在電壓不平衡下的動態性能,對同步逆變器的實際應用具有重要意義。

為改善電網電壓不平衡時同步逆變器并網運行輸出電流三相不平衡問題,文獻[10]對同步逆變器的算法進行了改進,主要通過增設勵磁電流控制器、增加濾波電感尺寸等手段來更好地響應電網不平衡的變化,但此方法對硬件要求較高,且成本增加較多。……