弱电网下并网逆变器多机并联系统稳定性研究
批准号:
52077101
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
阮新波
依托单位:
学科分类:
电力电子学
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
阮新波
中文摘要
基于光伏和风电等可再生能源的分布式发电系统,是缓解能源危机和环境污染的有效途径。随着可再生能源在电网中渗透率的提高,电网越来越呈现弱电网的特点,基于可再生能源分布式发电系统接入电网后,存在并网逆变器和电网之间谐振、多台并联并网逆变器之间的谐波环流等稳定性问题。本项目针对基于可再生能源分布式发电系统,以提高弱电网下并网逆变器多机并联系统稳定性为目标,将提出适用于并网逆变器系统的稳定性判据,建立考虑锁相环和脉宽调制(PWM)边带效应影响的并网逆变器模型,在此基础上提出改善系统稳定性的方法和减小多台并网逆变器之间谐波环流的控制策略,最终将搭建由多台并网逆变器原理样机组成的三相并网系统,以验证理论分析的正确性和所提方法的有效性。本项目将为弱电网下并网逆变器系统稳定性分析提供理论基础,研究成果可以应用于基于新能源的分布式发电站和小型发电单元。
英文摘要
Distributed power generation system based on renewable energy such as wind and solar energy is an effective way to alleviate the problems of energy shortage and environmental pollution. With the continuously increasing penetration of renewable energy, the power grid exhibits more like a weak grid, which leads to stability problems such as resonance between the grid and the grid-connected inverters, harmonic circulating current among the paralleled grid-connected inverters. This project focuses on the renewable energy based distributed power generation system, and aims at improving the stability of the multi-paralleled grid-connected inverters system under weak grid. A stability criterion applicable to grid-connected inverter system will be proposed, and the phase-locked loop and the pulse-width modulation (PWM) sideband effect will be taken into consideration to establish the mathematical models of the grid-connected inverters. Then, the control strategies will be proposed to improve the system stability and suppress the harmonic circulating current among the paralleled grid-connected inverters. Finally, a three-phase grid-connected system consisting of multiple grid-connected inverters will be built to verify the correctness of the theoretical analysis and the effectiveness of the proposed methods. The outcomes of this project will provide a theoretical basis for the stability analysis of gird-connected inverter system under weak grid and can be widely used in distributed power generation stations and small power generation units based on renewable energy.
随着可再生能源渗透率的提高,电网越来越呈现弱电网的特点。并网逆变器接入弱电网后,它与电网之间、多台并联的并网逆变器之间均存在稳定性问题。本项目研究了单台并网逆变器与电网的交互稳定性,并拓展到多机并联系统,阐明环流失稳的机理,并提出系统稳定性改善方法。.并网逆变器系统通常采用基于阻抗的稳定性分析方法,即判断系统回比矩阵特征值是否满足广义奈奎斯特判据。由于功率环和锁相环的dq轴分量不对称,系统回比矩阵含有两个非零的无理特征值,其求解过程复杂,且难以用于指导系统参数设计。为此,本项目提出回比矩阵重构的思想,使重构后的回比矩阵为2×2的奇异矩阵,此时只需分析唯一非零特征值是否满足奈奎斯特判据即可判断系统稳定性,简化了功率环和锁相环的参数设计。同时,本项目提出对称锁相环和对称功率环的控制结构,使得系统回比矩阵具有对称性,同样简化了系统的稳定性分析,并给出了控制参数的设计方法。.为了准确分析并网逆变器多机并联系统稳定性,本项目首先基于开关平均模型,建立了弱电网下并网逆变器多机并联系统的诺顿等效电路。通过分离并网逆变器输出电流中的并网电流分量和环流分量,论证了两者的稳定性是一致的,进而揭示了环流失稳的机理。进一步地,针对开关平均模型的不足,本项目建立考虑SPWM环节边带效应的并网逆变器多机并联系统多频率模型,揭示了多机并联系统中载波相位不同导致的环流谐振的机理。.为了改善弱电网下并网逆变器系统的稳定性,一方面,本项目提出通用的双采样模式实时计算方法,消除数字计算延时,减小并网逆变器自身负阻尼特性,提高单机系统稳定性。另一方面,本项目提出一种三相自适应有源阻尼器,通过在PCC处虚拟电阻并根据PCC电压和每台并网逆变器输出电流的谐波含量自适应地调整阻值,提高多机并联系统的稳定性。.本项目的研究成果可为弱电网下并网逆变器系统稳定性分析提供理论基础,也可以应用于基于新能源的分布式发电站和小型发电单元。
全域非谐振式PWM软开关变换理论与关键技术研究
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批准号:52237009
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项目类别:重点项目
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资助金额:269万元
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批准年份:2022
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负责人:阮新波
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依托单位:
中英可持续电力研究研讨会
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批准号:51981230426
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项目类别:国际(地区)合作与交流项目
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资助金额:1.5万元
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批准年份:2019
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负责人:阮新波
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依托单位:
现代移动通信系统中高效率高跟踪带宽包络线跟踪电源研究
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批准号:51577090
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项目类别:面上项目
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资助金额:68.0万元
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批准年份:2015
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负责人:阮新波
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依托单位:
直流变换器级联系统稳定性研究
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批准号:51277097
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项目类别:面上项目
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资助金额:92.0万元
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批准年份:2012
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负责人:阮新波
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依托单位:
三电平直流变换器研究
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批准号:50177013
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项目类别:面上项目
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资助金额:20.0万元
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批准年份:2001
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负责人:阮新波
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依托单位:
国内基金
海外基金