弱電網(wǎng)下計(jì)及鎖相環(huán)影響的并網(wǎng)逆變器穩(wěn)定性提升方法

姜云龍，司鑫堯，史鴻飛，竺明哲，葛 樂

（1. 國網(wǎng)江蘇省電力有限公司電力科學(xué)研究院,江蘇省南京市 211103；2. 南京工程學(xué)院電力工程學(xué)院,江蘇省南京市 211167）

0 引言

近年來,可再生能源發(fā)電技術(shù)廣受關(guān)注［1-2］,并網(wǎng)逆變器作為可再生能源發(fā)電單元與公共電網(wǎng)之間的接口,其主要目標(biāo)是向電網(wǎng)注入穩(wěn)定且高質(zhì)量的電流［3］。在某些場合下,逆變器與電網(wǎng)之間的傳輸線路很長,這時(shí)電網(wǎng)阻抗不可忽略,系統(tǒng)呈現(xiàn)弱電網(wǎng)特性。電網(wǎng)強(qiáng)度由短路比（SCR）表示,SCR 小于等于10 的電網(wǎng)可視為弱電網(wǎng)［4］。由于電網(wǎng)阻抗的存在,公共耦合點(diǎn)（point of common coupling,PCC）電壓畸變,嚴(yán)重影響并網(wǎng)逆變器的控制性能,甚至導(dǎo)致不穩(wěn)定現(xiàn)象［5-6］。

在弱電網(wǎng)下,PCC 電壓存在擾動(dòng),當(dāng)并網(wǎng)逆變器工作在單位功率因數(shù)下時(shí),該擾動(dòng)大小隨電網(wǎng)阻抗、并網(wǎng)電流的增大而增大,從而影響鎖相環(huán)（phase-locked loop,PLL）輸出相位的動(dòng)態(tài)性能［7］,具體表現(xiàn)為并網(wǎng)逆變器的系統(tǒng)dq軸坐標(biāo)系與控制器dq軸坐標(biāo)系不重合［8］,進(jìn)一步導(dǎo)致并網(wǎng)電流發(fā)生畸變,并網(wǎng)功率振蕩,危害并網(wǎng)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。文獻(xiàn)［9］建立了弱電網(wǎng)下考慮PLL 影響的并網(wǎng)逆變器等效阻抗模型,并指出PLL 引入的負(fù)阻抗會(huì)降低并網(wǎng)逆變器輸出阻抗的幅值和相角,從而降低系統(tǒng)的穩(wěn)定裕度。為提高并網(wǎng)系統(tǒng)穩(wěn)定性,可以對(duì)PLL 或并網(wǎng)電流控制環(huán)進(jìn)行改進(jìn)。

一方面,采用降低PLL 帶寬的方法可有效減小負(fù)阻抗帶來的不利影響［10-11］,但是降低PLL 帶寬會(huì)惡化系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。因此,文獻(xiàn)［12-13］通過改變PLL 結(jié)構(gòu),進(jìn)一步提高了PLL 的抗干擾能力,使其在較高帶寬下仍有良好的穩(wěn)定性。……