摘要
近年来，随着光伏、风电等新能源的开发利用，基于分布式发电的微电网技术得到不断发展。作为新能源接入微电网、直流变化交流关键接口的逆变器，其控制系统具有天然的多时间尺度特性，控制频带极宽，其接入微电网对微电网的影响主要表现在以下方面：一方面，并网模式下，多逆变器集群接入弱电网可能向电网注入不同频段的负阻尼，与电网中滤波器、线路的LC谐振频率发生作用，诱发宽频的振荡甚至失稳；另一方面，孤岛模式下，不同控制策略逆变器产生动态控制交互，引发谐波环流。因此，有必要对微电网系统内稳定性和谐振问题进行深入研究。本文主要工作分为以下几部分： （1）提出适用于多种控制策略逆变器的谐波线性化阻抗简化建模方法，建立了电流控制型和电压控制型逆变器的阻抗模型。选取PQ控制策略逆变器作为电流控制型逆变器，推导了锁相环带来的频率耦合效应，定义了表征频率耦合效应的阻抗矩阵模型，用提出的简化建模方法推导了该阻抗矩阵。选取VSG控制策略逆变器作为电压控制型逆变器，考虑功率环带来的相角小信号扰动，基于简化的建模方法建立了其正负序阻抗模型。基于PSCAD仿真平台进行阻抗扫频，验证了谐波线性化简化方法和阻抗模型的正确性。 （2）根据所建电流控制型和电压控制型逆变器的阻抗模型，推导了典型单母线结构微电网在并网模式和孤岛模式下的稳定性判据。并网模式下，考虑到频率耦合效应，将逆变器阻抗矩阵正负序系统分离得到了多电流控制型逆变器并网稳定性判据，通过奈奎斯特曲线和伯德图分析了电网阻抗、控制参数、逆变器数量对系统稳定性的影响；孤岛模式下，考虑多电压控制型和电流控制型逆变器并联，在并网稳定性判定方法的基础上推导了孤岛模式下微电网的稳定性判据，分析了两种逆变器数量组合、线路阻抗对系统稳定性影响。PSCAD仿真验证证明了理论和分析的准确性。 （3）在多分布式电源微电网中引入模态分析法，获得了典型单母线结构微电网的谐振模态特性。基于含电压控制型和电流控制型逆变器的微电网阻抗模型，阐述了传统频域分析法和模态分析法的原理，实例分析说明模态分析法更为直观且能得到节点参与度等更多信息。分别在并网模式和孤岛模式下获得了微电网的谐振模态特性，并网模式下研究了逆变器数量、滤波器参数对系统谐振特性影响，孤岛模式下研究了两种逆变器数量组合、线路阻抗、电网或负载阻抗对系统谐振特性影响。最后在PSCAD中进行仿真验证，证明了理论和分析的正确性。
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