構網型并網逆變器狀態空間建模及穩定性分析

劉淇玉， 李永剛， 王 月， 吳濱源， 黃齊林， 張夢琪

(1.新能源電力系統國家重點實驗室(華北電力大學)，河北 保定 071003；2.國網江蘇省電力有限公司南通供電分公司，江蘇 南通 226006)

0 引 言

并網逆變器是新能源發電單元接入電力網絡的重要接口元件[1]。隨著“30·60碳達峰、碳中和”目標的提出與逐步實施[2],以風電、光伏為代表的可再生能源滲透率大幅提升,多種類、多工況運行的并網逆變器在現代“雙高”(高比例可再生能源和高比例電力電子化設備)電力系統中應用也愈加廣泛[3]。受并網逆變器多尺度控制耦合影響,其與電網阻抗形成復雜交互,穩定性問題凸顯[4],嚴重危害電力系統安全穩定運行,亟需開展相關研究[5]。

現有并網逆變器按并網屬性可分為:跟網型并網逆變器和構網型并網逆變器兩類[6]。文獻[7]在同步控制器、內環控制器、搖擺特性和電網強度等方面闡述兩類逆變器的對偶特性;文獻[8]探討了兩類并網逆變器與同步發電機間的耦合機理;文獻[9]介紹了適用于兩類并網逆變器的控制技術,一種是P-Q下垂控制,另一種是V-F控制。

跟網型并網逆變器通過鎖相環跟隨電網電壓相角,采用電流PI控制調節交流側并網電流,其控制簡單高效,在現代電力系統中應用廣泛。然而,弱電網下[10,11],受鎖相環帶寬影響,并網逆變器、鎖相環和電網間存在耦合,使系統易失去同步并由此引發穩定性問題。

構網型并網逆變器通過功率控制環追蹤電網相角變化,借助電壓PI控制器實現對交流側并網電壓的實時控制,在弱電網中較跟網型并網逆變器表現出更強的適應性[12]。……