微网孤岛运行下导纳域稳定性分析:逆变器控制与负载互动影响

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微网孤岛运行条件下的稳定性研究着重于解决分布式发电系统在独立运行模式下的电力分配问题。本文首先分析了电压源型逆变器的拓扑结构,如常见的逆变器控制策略,如下垂控制,它利用P-f、Q-U之间的线性关系来控制输出电压的频率和幅值,这有助于减少环流和确保系统的冗余性。逆变器的输出阻抗模型在此过程中起着关键作用,因为小的输出阻抗可能导致环流问题,特别是当微网内各分布式发电单元(如太阳能、风能)并联运行时。 作者深入探讨了滤波器参数和控制环路增益对逆变器输出阻抗以及整个微网系统等效环路增益的影响。通过阻抗分析方法,研究者揭示了这些参数如何影响系统的稳定性,以及如何通过调整参数来优化系统性能。这种方法不仅理论性强,而且通过时域分析得到了实证验证,确保了结论的准确性和实用性。 针对微网孤岛运行时多逆变器并联的特点,文章提出了基于导纳域的稳定性判断方法。这种方法考虑了逆变器输出导纳和负载输入导纳之间的关系,提供了量化标准来评估系统的稳定性。通过设计合理的微源输出导纳,可以有效地防止因电压不一致导致的系统不稳定问题。 文中还提到,尽管早期的阻抗分析方法如Middlebrook的理论在一定程度上指导了系统设计,但其稳定性判断条件过于严格,可能限制了系统的灵活性。因此,研究者借鉴了Fred C. Lee和S.D. Sudhoff等人提出的改进方法,这些方法考虑了源变换器输出阻抗的变化以及不同负载特性对系统稳定性的影响,为实际微网系统设计提供了更全面的视角。 本文通过对电压源型逆变器的深入研究和微网孤岛运行条件下的系统建模,提供了一种实用的稳定性和控制策略,这对于优化分布式发电系统的性能和可靠性,特别是在微网系统中,具有重要的理论和实践价值。通过仿真和实验验证,所提出的导纳域稳定性判断方法和控制策略已被证明是有效且可行的。