电工技术学报  2018, Vol. 33 Issue (11): 2564-2574    DOI: 10.19595/j.cnki.1000-6753.tces.170432
电力电子 |
弱电网下LCL逆变器阻尼谐振抑制与功率快速调节方法
陈燕东, 王伊, 周乐明, 周小平, 谢志为
国家电能变换与控制工程技术研究中心(湖南大学) 长沙 410082
Damping Resonance Suppression and Fast Power Regulation Methodfor LCL-Type Inverter under Weak Grid
Chen Yandong, Wang Yi, ZhouLeming, Zhou Xiaoping, Xie Zhiwei
National Electric Power Conversion and Control Engineering Technology Research Center Hunan University Changsha 410082 China
全文: PDF (33747 KB)  
输出: BibTeX | EndNote (RIS)      
摘要 

位于电网末梢或偏远地区的新能源发电弱电网中,大量本地阻感性负荷的接入会引起电网阻抗变化与频率偏移及电压波动,进而影响LCL逆变器自身谐振尖峰抑制及其输出有功与无功动态调节过程。对此,提出了一种LCL逆变器阻尼谐振抑制与功率快速调节方法,包括鲁棒并网电流反馈有源阻尼控制、同步参考系准比例积分控制及功率快速调节。提出的鲁棒并网电流反馈有源阻尼控制增强了系统阻尼特性,抑制了LCL谐振尖峰;光伏能量功率前馈和负载无功快速检测可实现LCL逆变器的有功功率快速调节与电压无功紧急支撑功能;同步参考系准比例积分控制可降低电网基波频率偏移对系统稳定性的影响,增强了系统整体鲁棒性。通过深入分析控制系统动态响应和稳定性,给出了控制参数优化设计方法。最后,仿真及实验结果验证了所提控制策略的可行性。

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陈燕东
王伊
周乐明
周小平
谢志为
关键词 并网逆变器LCL滤波器有源阻尼谐振抑制功率调节    
Abstract

For weak grids installed at remote areas, the grid-impedance variation and grid-frequencyfluctuation affectthe resonance peak suppressionand active/reactive power distributed accuracy respectively. In this paper, a LCL damping resonance suppression and fast power regulation method is proposed, which includes robust grid-current-feedback active damping control(RGCFAD), synchronous reference frame quasi-proportional-integral control(SRFQPI) and fast power regulation. The proposedRGCFAD control enhancesthe system’s damping characteristicsand damps well the LCL-resonance peak regardless of the grid impedance variation. The activepower feed-forward and fast reactive power detection can speed up the system response and compensate load reactive power. The proposed SRFQPI control reduces the influence of the fundamental frequency fluctuation and enhances the overall robustness of the whole system. The stability margin and dynamic response of the overall system are analyzed in detail, and the proper parameters are selected without complicated trial. Finally, Simulation and experimental results have verified the proposedcontrol and design strategies.

Key wordsGrid-connected inverter    LCL filter    active damping    resonance suppression    power regulation   
收稿日期: 2017-04-14      出版日期: 2018-06-13
PACS: TM464  
基金资助:

国家重点研发计划(2017YFB0902000)、国家自然科学基金(51577056)和湖南省自然科学基金(2017JJ2028)资助项目

通讯作者: 陈燕东 男,1979年生,博士,副教授,博士生导师, 研究方向为新能源并网发电与微电网建模与控制、特种电源系统、电能质量控制。E-mail:yandong_chen@hnu.edu.cn   
作者简介: 王伊女,1994年生,硕士研究生,研究方向为分布式发电技术、微电网控制。E-mail:604018918@qq.com
引用本文:   
陈燕东, 王伊, 周乐明, 周小平, 谢志为. 弱电网下LCL逆变器阻尼谐振抑制与功率快速调节方法[J]. 电工技术学报, 2018, 33(11): 2564-2574. Chen Yandong, Wang Yi, ZhouLeming, Zhou Xiaoping, Xie Zhiwei. Damping Resonance Suppression and Fast Power Regulation Methodfor LCL-Type Inverter under Weak Grid. Transactions of China Electrotechnical Society, 2018, 33(11): 2564-2574.
链接本文:  
https://dgjsxb.ces-transaction.com/CN/10.19595/j.cnki.1000-6753.tces.170432          https://dgjsxb.ces-transaction.com/CN/Y2018/V33/I11/2564