本文是一篇电力论文，电力系统信息与控制子系统的进步，保证了电能质量，提高了电力系统安全运行水平，改善了劳动条件,提高了劳动生产率，还为电力系统的经营决策提供有力支援，从概念上、方法上对电力系统运行分析和经营管理赋予新的内容。（以上内容来自百度百科）今天为大家推荐一篇电力论文文，供大家参考。
1 绪论
1.1 研究目的和意义
能源是人类赖以生存的基础，在国家发展和人民的衣食住行中发挥着不可替代的作用，然而人类对能源需求的持续增加导致以煤、石油等传统能源大量消耗，已逐渐不能满足人类的需求。目前传统的化石能源业逐渐面临枯竭【1】，且传统能源燃烧产生的有害气体不仅会污染大气还会危害人类健康，不符合可持续发展的战略。在诸多严峻的形势下，以风能和太阳能为代表的新能源分布式发电不仅具有可再生的特点，而且使用中不会污染大气，已经成为了能源可持续发展战略的重要组成部分，也是智能电网建设的一项重要内容。近年来在国内外已得到快速发展，也是未来的发展趋势。根据世界风能协会(GWEC)【2-3】和欧洲光伏产业协会(EPIA)【4】的统计，直到 2016 年全球所有的风电装机容量已经达到了 486.7GW，光伏累积装机容量达到 305GW，而 2010年两者仅为 197GW 和 50GW。图 1-1 表明，全球风电和光伏近年来一直保持着强劲发展的趋势，而我国近年来风电和光伏装机容量增速位于全球之首，数据显示，2016 年我国风电新增装机容量占全球的 42.7%，美国位于第二位，为 15%；而我国光伏发电年新增装机容量已连续四年居全球首位，2016 年新增容量 34.54GW，美国位于第二，为 14.7GW。直到 2016 年底，我国的风电及光伏装机容量已经达到全国电力总装机容量的 13.7%【5】，可以预见，未来以风和太阳能为主的新能源在人类能源需求中所占的比例将进一步增大。以风和太阳能为主的新能源分布式发电系统主要包括非并网和并网两种结构，其中并网结构应用较为广泛。且并网系统的功率是通过并网逆变器输送给电网。典型的并网分布式发电系统结构框图如图 1-2 所示，分布式发电系统主要由两部分组成，一部分主要用来解决可再生能源发电过程中产生的电能，以此来调控在系统运行过程中所吸收的风或太阳能的大小，不同的新能源发电在分布式发电第一环节中采用的结构不同，风电一般采用整流结构，光伏采用逆变结构。第二部分是并网逆变器，其主要任务就是实现直流电逆变为交流电进而将电能馈送给电网，这就是整个分布式发电系统的重要组成部分和实现过程。
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1.2 并网逆变器稳定性研究
1.2.1 并网逆变器稳定性影响因素
研究并网逆变器最重要的就是其可靠性，且并网逆变器的稳定性是电网正常工作最重要也是最基本的要求，因此有必要进一步的研究与分析。由于目前新能源的开发点地处偏远，进而造成了分布式发电与电网之间线路连接较长，会给逆变器带来不可忽略的电网阻抗，系统呈现弱电网特性。而弱电网特性会受到实际中诸多因素影响。例如：a、由于能源分布特点的影响，新能源多处在偏远地区，长距离输电会引入较大的电网阻抗；b、较多的隔离变压器和分布式电源接入同一公共耦合点(PCC)，使得从 PCC 点看去在较低频率范围内电网阻抗呈感性；c、电力系统的优化调度会引起电网结构不断变化，进而导致电网阻抗会随电网结构而变化。研究表明，变化的电网阻抗不利于系统稳定运行，一般而言，电网越弱，电网阻抗越大，系统稳定性越差。而电网阻抗的变化可以通过许多途径影响系统稳定性。针对这方面，国内外已有了初步的研究，其主要的影响因素有以下三个方面：一是电网阻抗对高阶滤波器谐振峰的影响；二是载波是否同步；三是电网电压前馈通道对系统的影响。
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2 并网逆变器原理与建模
2.1 并网逆变器拓扑选择
电压源型并网逆变器的主电路可依据输出电平数和相数进行划分。而对于采用 PWM控制技术的并网逆变器而言，输出电压中含有高频成分，因此需要在逆变器输出端引入滤波器进行改善。以下研究主要围绕三个方面：(1)并网逆变器拓扑结构；(2)输出滤波器的拓扑结构；(3)电流控制算法。
2.1.1 并网逆变器的主电路结构
并网逆变器不仅可以实现交直流可逆双向转换，而且可以独立控制交流中的有功和无功功率，为了稳定直流母线电压和滤除并网电流中存在的谐波 ，分别采取了在直流侧并联电容器和交流侧串联电抗器的方法。根据应用场合不同，逆变器有不同的电路拓扑。按照直流母线储能方式的不同，可分为电流源型和电压源型【44-45】。电压源并网逆变器可依照相数和电平数进行分类。按输出电平数的不同可将 VSC(电压源型逆变器)分为两电平三电平和多电平逆变器。根据相数的不同可以分为单相、三相和多相并网逆变器。其中单相和三相并网逆变器应用较为广泛。
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2.2 并网逆变器电流控制与建模
由于并网逆变器电流控制效果直接影响到整个装置的性能，所以，逆变器的电流控制算法一直备受关注。而目前应用广泛的电流控制算法主要有：经典 PI 控制【59】、比例谐振控制【60】、重复控制【61】。本文采用的并网逆变器拓扑结构为组合式三相并网逆变器，各相之间相互独立，故以其中任一单相为研究对象对其进行模型建立和电流控制分析，具体介绍如下所示。单相并网逆变器拓扑结构如图2-9所示。其中：逆变器交流侧相对于直流中点o的逆变输出电压用uc表示；相电源电压为ug；并网滤波电感为Lf、等值电阻为Rf。而针对单相并网逆变器而言，因系统仅有电网电压、并网电流一组变量。而在进行同步旋转坐标变换时需要两相正交量，因此需要构造一组与已知电网电压、并网电流正交的变量。使得两组变量之间相差为90°。目前，虚构正交量的方法主要有：延时滞后【62】、二阶广义积分【32】、反Park变换【63】、和近似求导【64】。以下在求取系统状态方程的过程中，单相并网逆变器中电压电流的实际值用α轴分量表示，虚拟构造出的电压电流量用β轴表示.
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3 并网逆变器的稳定性分析............. 17
3.1 稳定性分析方法及其比较 ..... 17
3.2 阻抗比判据与传统判据的一致性分析 ..... 19
3.3 总结 ........... 23
4 基于衰减因子的并网逆变器稳定性增强控制........... 25
4.1 电网电压前馈控制原理与优势....... 25
4.2 电网电压完全前馈时并网逆变器的鲁棒稳定性分析............ 30
4.3 基于衰减因子的增强控制策略 ....... 31
4.4 仿真与实验验证 ........... 34
4.5 总 结.......... 37
5 基于虚拟电网电阻的并网逆变器增强控制策略 ....... 39
5.1 电网等值阻抗对并网逆变器稳定性的影响........ 39
5.2 虚拟电网等值电阻的控制策略原理 ......... 40
5.3 仿真分析 ............. 43
5.4 小结 ........... 44
5 基于虚拟电网电阻的并网逆变器增强控制策略
实际电网阻抗中感性分量会严重影响到并网逆变器运行的稳定性。并以第四章中的数学模型为研究对象，根据阻抗比判据阐述了电网等值电阻对系统稳定性的影响规律，得出电网等值电阻可为系统的稳定提供一定的阻尼，进而提出一种虚拟电网等值电阻的稳定性增强控制策略。通过理论分析与仿真结果表明，该控制策略可增强系统对感性电网阻抗的适应能力。
5.1 电网等值阻抗对并网逆变器稳定性的影响
前文已经验证了弱电网下电网阻抗会对并网逆变器稳定性造成影响，而电网阻抗包含阻性和感性成分，而不同分量会对系统稳定性影响不同。下文的理论分析依然以图 4-5 的并网逆变器主电路原理图为分析基础，分别分析了两种分量对系统稳定性的影响程度。以便于提出改善策略。由图 5-1 可知，随着电网等值电感的增大(SCR 减少)，系统的稳定裕度逐渐减小直至出现不稳定，可见，感性分量的增加会导致系统稳定裕度下降。当 SCR>12.7 时系统才能稳定运行，这并不满足新能源并网标准稳定运行的条件，说明系统对感性阻抗下的稳定性适应能力较差。
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结论
本文围绕弱电网下，并网逆变器对电网阻抗的适应性问题展开了研究。首先建立并网逆变器数学模型，采用阻抗比分析了系统鲁棒稳定性，提出了两种有效的并网逆变器稳定性的增强控制策略。论文主要工作和结论有：#p#分页标题#e#
(1) 研究弱电网下系统稳定性问题，首先选择系统的拓扑结构、滤波结构、以及系统电流控制方式的选取，并依据所选系统结构进行数学建模，为下文分析做铺垫。
(2) 分析对比目前常用的系统稳定性分析方法并对各分析方法之间相通性进行验证，比如举例验证了目前广泛采用的阻抗比判据与经典自动控制系统中幅频特性和极点稳定性分析之间的关系，为下文研究奠定理论基础。
(3) 研究增强逆变器对电网阻抗适应能力的前馈控制策略。建立了含前馈控制的数学模型，并依据阻抗比判据深入分析了前馈控制时系统的稳定性。针对前馈引入会导致系统稳定裕度下降的问题，提出了基于衰减因子的电网电压部分前馈控制策略，并通过仿真和实验进行了验证，主要得出以下结论：a、由于前馈通道和 PWM 控制延时的存在，在采用电网电压完全前馈控制时，系统稳定裕度较低。b、在前馈通道中引入小于 1 的衰减因子可显著提高系统稳定性。 c、前馈衰减因子和并网逆变器所能适应的 SCR 下限值基本成线性关系，即衰减因子越小，则并网逆变器所能适应的 SCR 下限值越小，系统稳定性越好。
(4) 在(3)的模型基础上，研究逆变器系统中电网等值电阻、电网等值电感对系统稳定性的影响。阐述了电网等值电阻对系统稳定性的影响规律，指出电网等值电阻可为系统的稳定提供一定的阻尼。基于此，为了增强系统对感性电网适应能力，根据框图等效变换的方法推演出一种虚拟电网等值电阻控制策略并通过仿真进行了验证，得出以下结论：a、电网等值阻抗中感性分量会削弱系统稳定性；b、而电网阻抗中的电阻分量可为系统提供一定的阻尼作用，有利于提高系统的稳定性高；c、通过对控制环路实现虚拟电网等值电阻控制可显著增强系统稳定性，电网虚拟电阻越大，系统稳定性越好。
(5) 在 PLECS 下搭建了单台并网逆变器系统仿真模型，仿真中采用 C 语言编写的 DLL动态链接库实现控制算法以便更好地模拟实际中 CPU 对算法的执行过程。在仿真模型和产品样机上对文中的理论分析和所提控制策略进行了仿真和实验验证。
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参考文献（略）
