柔性並網逆變器控制技術（簡體書）

可再生能源發電是微電網、分布式發電系統、智能電網等關鍵領域和重大工程的核心要素。並網逆變器作為風、光等可再生能源與電網之間的橋樑和紐帶，對於降低可再生能源對電網的不利影響，提升電網對可再生能源的接納能力，都具有重要的意義。並網逆變器與電網之間的交互作用機制，一直是可再生能源研究領域最基礎和最重要的科學問題之一。傳統並網逆變器大多缺乏柔性，只能向電網注入純正弦的基波有功電流，暴露出了諸多技術局限，難以滿足眾多的新興技術需求。另一方面，電網迫切要求並網逆變器能兼顧更多的輔助服務能力，譬如：電能質量治理、獨立自治運行、諧波諧振抑制等，提升電網安全、高效、經濟運行的能力。功能更加多樣、控制更加靈活、電網更加友好的並網逆變器，成為可再生能源領域富有創新性和挑戰性的研究方向之一。

本書是一本理論分析與工程設計相結合的專著，可作為高校電力電子技術專業及相關專業的碩士生、博士生和教師的參考書，也可供從事微電網和並網逆變器研究開發的工程技術人員參考使用。

目錄



前言



第1章 緒論 1



1.1 我國可再生能源開發的現狀與趨勢 1



1.2 並網逆變器的技術問題 2



1.2.1 可再生能源並網的基本結構 2



1.2.2 並網逆變器所面臨的問題 4



1.3 並網逆變器的柔性控制 6



1.3.1 電能質量治理 6



1.3.2 獨立自治運行 8



1.3.3 諧波諧振抑制 9



1.4 本章小結 10



參考文獻 10



第2章 並網逆變器的建模分析基礎 16



2.1 瞬時功率 16



2.1.1 自然坐標系下的瞬時功率 16



2.1.2 時空相量下的瞬時功率 17



2.1.3 常見坐標系下的瞬時功率 18



2.1.4 坐標系定向後的瞬時功率 20



2.1.5 非理想電網條件下的瞬時功率 21



2.2 鎖相環 22



2.2.1 常見的鎖相環 22



2.2.2 鎖相環的非線性動力學模型 25



2.2.3 基於隱式PI的鎖相環 28



2.2.4 非理想電網條件的影響機理29



2.2.5 鎖相環的物理本質 33



2.3 諧波和無功電流的檢測方法 38



2.3.1 基於頻域的檢測方法 38



2.3.2 基於瞬時功率理論的檢測方法 39



2.3.3 基於智能算法的檢測方法 45



2.3.4 對比分析 53



2.4 本章小結 53



參考文獻 54



第3章 並網逆變器的建模與控制 55



3.1 狀態空間平均模型 55



3.1.1 三相兩電平並網逆變器 55



3.1.2 三相組式並網逆變器 58



3.2 動態相量模型 65



3.2.1 動態相量的基本原理 65



3.2.2 並網逆變器的動態相量建模 66



3.2.3 仿真結果 69



3.3 逆變器的控制 71



3.3.1 並網控制 71



3.3.2 離網控制 76



3.3.3 離-並網同步 77



3.4 PI和PR控制器 84



3.4.1 數學模型 84



3.4.2 物理模型 90



3.4.3 實驗結果 100



3.5 本章小結 102



參考文獻 102



第4章 並網逆變器的電能質量定制補償控制 104



4.1 電能質量的評估與定制 104



4.1.1 電能質量綜合評估 104



4.1.2 電能質量柔性定制 109



4.2 並網逆變器的電能質量治理功能驗證 110



4.2.1 三相組式柔性並網逆變器 110



4.2.2 三相兩電平柔性並網逆變器 120



4.3 並網逆變器的電能質量定制補償 126



4.3.1 三相組式柔性並網逆變器 126



4.3.2 三相兩電平柔性並網逆變器 134



4.4 本章小結 140



參考文獻 141



第5章 並網逆變器的電能質量協調控制 142



5.1 柔性並網逆變器的無互聯線協調控制 142



5.2 基於瞬時值限幅的協調控制 143



5.2.1 方法原理 143



5.2.2 實驗結果 145



5.3 基於電導電納限幅的協調控制 149



5.3.1 方法原理 149



5.3.2 實驗結果 153



5.4 基於下垂的協調控制 157



5.4.1 方法原理 157



5.4.2 實驗結果 164



5.5 本章小結 169



參考文獻 169



第6章 並網逆變器的虛擬同步發電機控制 171



6.1 虛擬同步發電機的原理 171



6.1.1 數學模型 171



6.1.2 參數整定方法 176



6.2 儲能的優化配置 180



6.2.1 優化配置方法 180



6.2.2 仿真與實驗結果 186



6.3 參數自適應控制 190



6.3.1 控制原理 190



6.3.2 仿真結果 192



6.4 轉動慣量和阻尼的識別 195



6.4.1 識別方法 195



6.4.2 仿真與實驗結果 200



6.5 不平衡電壓控制 203



6.5.1 控制策略 203



6.5.2 實驗結果 211



6.6 本章小結 213



參考文獻 213



第7章 並網逆變器的諧波諧振控制 215



7.1 多台並網逆變器諧波諧振的機理 215



7.1.1 單台並網逆變器的諧波諧振分析 215



7.1.2 多台並網逆變器諧波諧振的開環模型 217



7.1.3 多台並網逆變器諧波諧振的閉環模型 218



7.2 並網逆變器的輸出阻抗重塑 221



7.2.1 理論分析 221



7.2.2 仿真與實驗結果 224



7.3 並網逆變器的有源阻尼控制 227



7.3.1 理論分析 227



7.3.2 仿真結果 230



7.4 本章小結 232



參考文獻 232