Page 67 - 电力与能源2024年第三期

王 颖：基于虚拟电阻的三相光伏并网逆变器谐振抑制方法
图 1 虚拟电阻系统变化根轨迹示意
减小，系统阻尼随之增加。过大的虚拟电阻使得
λ 1，λ 2，λ 3 趋近于虚轴，无法再确保系统的稳定性 。
因此，本文将虚拟电阻 λ 1，λ 2，λ 3 设定在中间位置，
使其在实轴与虚轴交界的位置，谐振特征更加明
显，从而确保并网系统的运行稳定性。在引入虚
拟阻抗之后，等效线路阻抗增加，电网电感可以忽
略。按照阻抗变化情况分配有功功率，等效阻抗
应满足：
R i + R vi λ i k pi
= f g
R j + R vj λ j k pj
式中 R i，R j——等效电阻；R vi，R vj——谐振区域
增加的虚拟电阻； λ i，λ j——共轭特征系数；k pi，k pj——
虚拟电阻系数。
将逆变器输出的有功功率与电压引入虚拟电
阻的谐振抑制区间中，协调功率与电压跌落之间
的矛盾。此时，虚拟电阻的取值为
P R i + R vi
R r = k pi
U R j + R vj
式中 R r——虚拟电阻取值； P——逆变器输出的
有功功率； U——逆变器输出的电压。
虚拟电阻对逆变器进行补偿控制，结合有源
阻尼法，调整谐振抑制参数，从而保持稳定的谐振
抑制效果。在谐振区域添加负反馈，谐振频率的
响应情况可表示为
C ( jω r ) R i + R vi G ( jω r )
= R r
R r ( jω r ) R j + R vj 1 + G ( jω r ) H ( jω r ) 区间中达到谐振环流分散的目标。随着不同载波
式 中 j—— 谐 振 区 域 ； ω r —— 谐 振 频 率 ；
G ( jω r )——谐振区域的谐振频率响应在虚拟电阻
的实部正值； H ( jω r )——谐振区域的谐振频率响
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应在虚拟电阻的虚部正值。
当 G ( jω r ) 在 ω r 处的响应值较大时，H ( jω r )
作为负反馈结构，在 ω r 处的响应值随之减小。当
H ( jω r )G ( jω r )＞−1 时，整个系统区域稳定，并有
效 抑 制 区 域 内 的 谐 振 。 通 过 调 整 H ( jω r ) 与
G ( jω r )，可以对谐振频率响应进行调节，从而为实
现有效的谐振抑制提供有力支持。
1.3 三相光伏并网逆变器谐振环流抑制
本文在上述谐振频率响应调整分析的基础
上，调整虚拟电阻，从根本上抑制谐波环流。并网
逆变器输出电流定向流于电网电压，在网侧阻抗
［9］
终止环流形态，进一步实现逆变器的谐振抑制 ［10］ 。
在不考虑电网阻抗与逆变器输出电容充放电过程
的情况下，逆变器开关处于暂态，并网逆变器的理
想状态可表示为
ì C ( jω r )
ï
ï R r ( jω r )
ïe a ( t )= E m sin ω r t ⋅ R r
ï
ï
ï
ï ï C ( jω r )
í e b ( t )= E m sin ( ω r t - 2π )⋅ R r （5）
（2） ï R r ( jω r )
ï
ï
ï
ï C ( jω r )
ï R r ( jω r )
ïe c ( t )= E m sin ( ω r t + 2π )⋅ R r
ï
î
式中 e a ( t )， e b ( t )， e c ( t )——a，b，c 相的谐振环流
幅值； E m——为电网相电压幅值；t——逆变器出
现谐振的时刻。
将 e a ( t )， e b ( t )， e c ( t )作为谐振理想值，将三相
电压解耦成有功与无功分量，并对两个分量独立
（3） 控制，减小谐波环流的幅值与频率。在输出侧增
加阻尼电阻，吸收谐波能量，并模拟实际电阻特
性。采用逆变器并联运行的方式，分散谐波环流，
并均流控制谐波环流，实现逆变器之间的电流为
均衡分配的状态。在电网角度区间内，逆变器电
压仅含有低频分量，当开关频率足够高时， E m 在
一个开关周期内保持不变。若多台逆变器载波在
交错不同角度中，输出电流的峰值也在电网角度
（4）
交错角度的增加，环流峰的峰值也随之增加。这
种策略能够在不影响并网稳定的前提下，有效抑
制三相光伏并网逆变器的谐振环流。