Page 66 - 电力与能源2024年第六期

702 沈位军：含三相并网逆变器的新型电力系统故障特性研究
dt ( )
ì di d k 2
ï L
1 三相并网逆变器 ï ï = k 1 + s ( i d_ref - i d )
ï
ï ï
dt ( )
í （2）
1.1 三相并网逆变器拓扑 ï ï di q
ï L = k 1 + k 2 ( i q_ref - i q )
ï
光伏发电系统采用的三相并网逆变器结构示 ï ï s
î
意如图 1 所示，由光伏阵列、三相并网逆变器、输 式中 i d_ref，i q_ref——三相并网逆变器输出电流在
出电容、并网 LCL 滤波器等组成。 d，q 坐标系下的 d 轴分量参考值和 q 轴分量参考
值，可表示为式（3）；k 1，k 2——电流内环的比例积
分调节器的比例系数与积分系数。
ï ( ) ( P out_ref - P out )
ì
ï ï
k 4
ï i d_ref = k 3 +
s
ï ï
ï ï ( ) （3）
í
ï ï
k 4
ï q_ref = k 3 +
图 1 三相并网逆变器拓扑 ï i s ( Q out_ref - Q out )
通过三相并网逆变器并入电网的新能源发 î
式中 P out_ref，Q out_ref——三相并网逆变器输出有功
电系统又被称为逆变型电源。这种结构使得新
功率参考值和无功功率参考值，P out，Q out——三相
能 源 发 电 系 统 与 电 网 之 间 相 互 隔 离 ，未 直 接 相
并网逆变器输出的有功功率和无功功率，可表示
连，因此发生故障后，电网的故障特性与逆变器
k
为式（4）； 3，k 4——功率外环的比例积分调节器的
特性相关。
比例系数与积分系数。
1.2 三相并网逆变器控制策略
三相并网逆变器常采用 PQ 控制策略，该策 { P out = u gd i d + u gq i q = U g i d （4）
Q out = u gd i q - u gq i d =-U g i q
略可同时控制逆变器输出的有功功率与无功功
式中 U g——三 相 电 网 电 压 在 d，q 坐 标 系 下 的
率。有功功率指的是通过逆变器新能源发电系
d 轴分量，通常 q 轴分量为 0。
统与电网直接交换的功率，而无功功率则通过直
三 相 并 网 逆 变 器 的 控 制 策 略 框 图 如 图 2
流 母 线 电 容 、滤 波 器 电 感 、滤 波 器 电 容 等 进 行
所示。
交互。
在两相旋转 d，q 坐标系下，三相并网逆变器
的数学模型可表示为
ì di d
ï ï u d = L + Ri d + ω 1 Li q + u gd
ï ï dt
í （1）
ï ï u q = L di q
ï ï dt + Ri q - ω 1 Li d + u gq
î
式中 u d，u q——三相并网逆变器输出电压在 d，q
i
坐标系下的 d 轴分量和 q 轴分量； d，i q——三相并
网逆变器输出电流在 d，q 坐标系下的 d 轴分量和
q 轴分量；u gd，u gq——三相电网电压在 d，q 坐标系
下 的 d 轴 分 量 和 q 轴 分 量 ；L—— 滤 波 器 等 效 电
感；R——线路等效电阻；ω 1——三相电网电压角

频率。
三相并网逆变器 PQ 控制策略通常采用电流
内环、功率外环的双闭环控制策略，其电流内环数
学模型可表示为 图 2 三相并网逆变器控制策略框