弱电网条件下并网逆变器控制环路稳定判据及交互作用规律分析

摘要：

为分析新能源并网发电系统中弱电网与逆变器交互作用对稳定性的影响,该文从控制器带宽交叠角度出发,将表征系统闭环稳定性能的电流环开环传递函数G0表示为电网阻抗、锁相环和电流控制器3个环节相乘,进而把锁相环和电网阻抗环节组合并与电流控制器环节相比得到等效的环路比表达式,据此提出弱电网下基于奈奎斯特定理的并网逆变器控制环路稳定判据,当G0分子和分母幅值相等时,幅频曲线产生交点,易使系统闭环增益无穷大而失稳.接着,为分析3个环节间交互作用规律,该文推导得到满足控制环路稳定判据的锁相环与电流控制器带宽比n的表达式,研究发现:在不同弱电网条件下,带宽比大于n的临界值时,各环节间会产生交互作用,在波德图中主要表现为G0分子和分母幅频曲线的交叠,且电网越弱或锁相环与电流控制器带宽越接近,幅频曲线交叠面积越大,越易导致闭环增益无穷大,即系统愈易失稳;此外,当电流控制器带宽固定时,n的临界值随电网减弱在小于1和大于1之间的区间范围变化,即锁相环与电流控制器的带宽比大于或小于1都可以使得系统保持稳定.最后,通过Matlab仿真和半实物实验平台验证了该文理论分析的准确性.

关键词：弱电网、控制环路稳定判据、交互作用规律、控制带宽、带宽比、稳定范围

所属期刊栏目：43

分类号：TM46(变压器、变流器及电抗器)

资助基金：国家自然科学基金51907044

在线出版日期：2023-02-16（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共17页

页码：466-481,中插4