電網(wǎng)電壓不對稱條件下三相并網(wǎng)逆變器的安全運行區(qū)域研究.pdf

1、隨著新能源發(fā)電容量占比的增加，新能源發(fā)電系統(tǒng)對電網(wǎng)的影響越來越深，為了保障電網(wǎng)的穩(wěn)定運行，電網(wǎng)故障期間要求并網(wǎng)逆變器具有故障穿越能力的同時還要求具有無功支撐能力。故障穿越能力與無功支撐能力之間是相互約束的關(guān)系，在滿足安全運行的前提下，對并網(wǎng)逆變器在電網(wǎng)故障期間最大的功率輸出能力以及功率調(diào)整范圍等問題的分析具有重要研究意義。本文以三相并網(wǎng)逆變器為研究對象，主要就電網(wǎng)電壓不對稱情況下并網(wǎng)逆變器的瞬時功率各分量對逆變器直流側(cè)和交流側(cè)的影響，逆

2、變器安全運行區(qū)域等關(guān)鍵問題進(jìn)行分析探討。
　　論文首先對電網(wǎng)電壓不對稱情況下并網(wǎng)逆變器瞬時功率中各功率分量對逆變器直流側(cè)和交流側(cè)的影響進(jìn)行了分析。電網(wǎng)電壓不對稱情況下，瞬時功率由正、負(fù)序直流分量和二倍頻交流分量組成。本文通過對瞬時功率表達(dá)式的分析推導(dǎo)，明確了各功率分量的特點，特別是瞬時功率相互正交的兩個二倍頻交流分量中，一個分量由正、負(fù)序有功功率決定，另一個由正、負(fù)序無功功率決定這一特點為后文的安全運行分析研究提供了很大的方便。對

3、瞬時功率各分量對逆變器直流側(cè)和交流側(cè)的影響進(jìn)行分析，為安全運行區(qū)域的分析提供重要指導(dǎo)。分析表明，瞬時有功功率波動分量會引起直流母線電壓波動，而瞬時無功功率波動分量對逆變器直流側(cè)和交流側(cè)都沒有影響，正序無功功率可以補償正序電壓而負(fù)序無功功率可以降低負(fù)序電壓。文章通過仿真與實驗分析驗證了以上分析的正確性。
　　針對電網(wǎng)電壓不對稱情況下并網(wǎng)逆變器中各功率分量的安全運行區(qū)域的分析本文提出了一種優(yōu)先級分析法。本文充分考慮電壓、電流以及瞬時有

4、功功率波動三種影響并網(wǎng)逆變器安全運行的因素，分析了各功率分量與三種因素之間的關(guān)系。由于每種影響因素都與四種功率分量相關(guān)，在滿足安全運行的前提下，其中任何一種功率分量輸出大小發(fā)生變化，其余功率分量的安全運行范圍也將發(fā)生變化，如果每種功率分量的安全運行區(qū)域是通過將其余分量設(shè)置為0分析得出，這樣的分析結(jié)果意義不大，但又難以一次性分析出所有功率分量的安全運行區(qū)域，針對這一問題，本文提出了一種通過設(shè)置優(yōu)先級來分析安全運行區(qū)域的方法。在優(yōu)先級較低的

5、功率分量為0的情況下，首先分析優(yōu)先級最高的功率分量的安全運行區(qū)域，在安全區(qū)域內(nèi)選擇一個值作為該功率分量的輸出參考值，在優(yōu)先級最高的功率分量輸出值確定的基礎(chǔ)上進(jìn)一步分析優(yōu)先級較低的功率分量的安全運行區(qū)域。通過此方法，一方面可以確保所有功率分量輸出指令的選取符合安全運行限制條件，另一方面也可用于判斷功率輸出指令是否符合安全運行條件，如果不符合，還可以對調(diào)整方案提供幫助。
　　根據(jù)本文所提出的優(yōu)先級分析法，文章最后針對強電網(wǎng)和弱電網(wǎng)兩種