電網(wǎng)電壓不對(duì)稱條件下三相并網(wǎng)逆變器的安全運(yùn)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(duì)電網(wǎng)的影響越來越深，為了保障電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)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(shí)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(yùn)行的前提下，對(duì)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(duì)象，主要就電網(wǎng)電壓不對(duì)稱情況下并網(wǎng)逆變器的瞬時(shí)功率各分量對(duì)逆變器直流側(cè)和交流側(cè)的影響，逆

2、變器安全運(yùn)行區(qū)域等關(guān)鍵問題進(jìn)行分析探討。
　　論文首先對(duì)電網(wǎng)電壓不對(duì)稱情況下并網(wǎng)逆變器瞬時(shí)功率中各功率分量對(duì)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(duì)稱情況下，瞬時(shí)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(duì)瞬時(shí)功率表達(dá)式的分析推導(dǎo)，明確了各功率分量的特點(diǎn)，特別是瞬時(shí)功率相互正交的兩個(gè)二倍頻交流分量中，一個(gè)分量由正、負(fù)序有功功率決定，另一個(gè)由正、負(fù)序無功功率決定這一特點(diǎn)為后文的安全運(yùn)行分析研究提供了很大的方便。對(duì)

3、瞬時(shí)功率各分量對(duì)逆變器直流側(cè)和交流側(cè)的影響進(jìn)行分析，為安全運(yùn)行區(qū)域的分析提供重要指導(dǎo)。分析表明，瞬時(shí)有功功率波動(dòng)分量會(huì)引起直流母線電壓波動(dòng)，而瞬時(shí)無功功率波動(dòng)分量對(duì)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(bǔ)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(shí)驗(yàn)分析驗(yàn)證了以上分析的正確性。
　　針對(duì)電網(wǎng)電壓不對(duì)稱情況下并網(wǎng)逆變器中各功率分量的安全運(yùn)行區(qū)域的分析本文提出了一種優(yōu)先級(jí)分析法。本文充分考慮電壓、電流以及瞬時(shí)有

4、功功率波動(dòng)三種影響并網(wǎng)逆變器安全運(yùn)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(yùn)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(yùn)行范圍也將發(fā)生變化，如果每種功率分量的安全運(yùn)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(yùn)行區(qū)域，針對(duì)這一問題，本文提出了一種通過設(shè)置優(yōu)先級(jí)來分析安全運(yùn)行區(qū)域的方法。在優(yōu)先級(jí)較低的

5、功率分量為0的情況下，首先分析優(yōu)先級(jí)最高的功率分量的安全運(yùn)行區(qū)域，在安全區(qū)域內(nèi)選擇一個(gè)值作為該功率分量的輸出參考值，在優(yōu)先級(jí)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(jí)較低的功率分量的安全運(yùn)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(yùn)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(yùn)行條件，如果不符合，還可以對(duì)調(diào)整方案提供幫助。
　　根據(jù)本文所提出的優(yōu)先級(jí)分析法，文章最后針對(duì)強(qiáng)電網(wǎng)和弱電網(wǎng)兩種