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【摘要】近几年，新能源发电工艺快速发展，使得电力电子变换器可以在以可再生能源为基础的分布式发电体系内发挥更加关键的作用。一般情况下，新能源发电体系主要利用逆变器进行连接并达到并网运转的目的，且在此条件下电流把控型逆变器进行并网运转期间更要充足考量电网阻抗对其所产生的影响，且影响力主要集中于系统稳定性上。所以，本文将着重从不同电网阻抗的角度出发，判断电网阻抗的重要性，进而找出可以解决不稳定情况的策略。
【关键词】电网阻抗 并网系统 稳定性控制
引言
能源为人类生活提供了足够的活动来源，直接关系着人们的生活水准与福祉，而电能属于能源中的核心构成，于人类日常生活发挥着极为重要的作用。长时间以来，传统采用的能源发电手法既使得化石能源储量逐渐减少，还造成了很严重的环境污染，破坏了生态自然平衡，使人们的生活质量逐步下降。在此背景下，微电网发电方式得到了广泛的应用，微电网分为多种模式，其中一个就是并网模式，而并网模式中的逆变器为微电网发电的主要构成。本文将着重分析在不同电网阻抗影响下并网系统的稳定与控制。
一、简要阐述并网体系稳定性问题
近年来，电力电子技术的飞速发展，使得并网逆变器获得了国内外很多学者的重视，有关并网逆变器的分析也在逐步加深，其中包含了逆变器运转把控、逆变器稳定性研究等多个角度，而实际中对逆变器运转进行把控的方式有很多，具体分为并网电流环把控、J恒功率把控、与最大功率追踪把控等；而逆变器的稳定与否将直接关系到微电网自身的电能质量与安全运转，因此在近几年受到的关注颇多，重点包含了并网电流谐波失真（包含了LCL滤波器、电网阻抗等）、PCC电压幅值超出限制等几个方面。其中有关并网电流谐波失真方面的问题将会对系统内的电能质量与稳定运转造成直接影响，另外，导致PCC电压幅值超出限制的最大原因是因输配电装备耗损而引发的，所以在微电网技术快速发展的背景下，改良与优化谐波问题、减少输配电装备耗损便发展为了分析的核心。
二、对稳定性进行判定的方式与不稳定性的应对策略
1、对系统稳定性进行辨别的方式
实际运用阶段，微电网处于孤岛模式中往往会运用LC型滤波器实施滤波，而LCL滤波器的运用更为普遍。
一般状况下，微电网处在孤岛模式中，电压源逆变器往往会选用下垂把控，因为电压幅值与频次受到控制，故而一般等效成电压源和逆变器阻抗会形成串联模式，应用戴维南等效模型；微电网主要运用并网模式，逆变器一般运用电流环进行把控，因为电流受到控制，因此一般等效成受控的电流源和闭环输出导纳进行并联设置，电网等效成理想电压源和电网阻抗组成串联模式，将电流把控型并网逆变器利用诺顿等效模型进行表示。
在此模式之内，将源载进行区分以确立逆变器的阻抗比，其中将每个逆变器当作源，其余部分当作载，进而利用此来确立阻抗比的稳定程度，在任意一种情况下若是阻抗比稳定便表明其系统较为稳定；但在并网模式中，实施源载区分的过程就不会很繁复，其中把电网阻抗视作源，逆变器等效阻抗视作载，源侧阻抗太大则表明电网阻抗处于太大的状态，这个时候阻抗比若是大于1，并网系统处于一定范围内，说明阻抗比处于不稳定状态，那么并网系统也不稳定。并网系统的稳定性要于确保系统内部开环增益稳定的情况下，若是阻抗比处于稳定状态，那并网系统也处于稳定状态。
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2、针对微电网谐波失真问题的稳定性策略
现今，要克服并网系统内部由于谐波失真造成的不稳定问题，通常选用三种方式，分别为无源阻尼对策、有源阻尼对策与并联有源阻尼器，具体阐述为：
1）无源阻尼对策
谐波失真能利用无源阻尼的方式进行解决，此项策略主要是在LCL滤波器中实施并联或是串联阻抗的方法，来实现系统的稳定，其主要分为电容串联与电网侧电感并联两种阻抗方式。
2）有源阻尼对策
此项对策尽管可以更加有效地防止系统出现谐波失真的情况，却会加大投资成本与系统耗损，因此现今海内外诸多专家学者正在研究一种可以避免谐波失真的同时还可降低成本与系统耗损的方式，此时有源阻尼对策逐渐进入了人们的视野，而有源阻尼对策主要有电容电流与电网电流两种内环把控方式。
通过和不运用有源阻尼对策所传动的函数对比之后发现，运用之后，不管是电容电流内环或是电网电流内环哪一种把控方法，并网系统内因为LCL滤波器所引发的谐振尖峰都能获得很好的抑制，所以能保障并网系统于特定范畴中的稳定情况。
3）并联有源阻尼器
在实际中，针对谐波失真不稳定的情况有部分文献中选择了并联有源阻尼器的对策，此项措施的基础原理为转变系统内部的阻抗比，利用有源阻尼器将并网系统内部所产生的谐波电流进行吸收，进而阻抗比于奈奎斯特图内不出现特定点，使得并网系统更加稳定。
4）有源阻尼和无源阻尼的联系
通过相关研讨表明，并网系统所选用的有源阻尼对策与无源阻尼对策之间的具体差异为：无源阻尼的原理是利用安置在LCL滤波器中的阻抗来对谐波失真进行抑制，通过研讨与剖析得知，并网体系应用有源阻尼对策与无源阻尼对策两间的差别体现在:无源阻尼是装配在LCL滤波器上面的阻抗用来控制谐波的失真状况的出现，然而有源阻尼是在调控枢纽中添加阻尼完善体系的稳定性能，有源阻尼对策可以克服无源阻尼中成本与损耗较高的难题，对无源阻尼对策进行了进一步延伸。而从根本上来说，有源阻尼对策与无源阻尼对策之间还存在了一定的内在联系，两者能够互相转化。因为无源阻尼与并联有源阻尼器加大了系统内的耗损且成本较高，所以通常情况下多采用有源阻尼的方式来解决谐波失真所造成的不稳定性问题。
4、微电网存有电压超出限制问题的稳定性对策
系统内所输出的功率会对输出电压幅值造成直接影响，因而于电力体系内，电压超出限制的问题通常多选用无功补偿设备来进行解决，无功补偿设备包含了同步调相机、并联电容器与静止无功补偿等多个方面。
同步调相机为空载运转的同步电机，可以利用励磁调试，双向、持续调节无功等方式出力，然而其投入较高，现今已处于被淘汰的边缘。并联电容器与电抗器的应用较为普遍，这两种方式依次可以产生感性无功与吸收感性无功，但在并联电容器中所产生的无功和电压平方呈现正相关关系，电压一旦降低，产生的无功就会变小，其调节性能也会变弱，在并联电抗器中则可以吸收过多的无功。静止无功补偿器主要构成为静止元件，其可以持续且飞快的调节无功功率，便于检修，但伴随控制工艺的提高，目前其发展趋势正在向降低成本损耗的方面转变，因此利用控制环来调试无功的方式应用已经愈来愈多。
结语
总体而言，本文主要依据对并网系统造成不稳定情况的因素，再结合电网阻抗所产生的影响，综合分析了对并网系统实施稳定性控制的应对策略，同时若形成过大不同电网阻抗，不仅会使得电流内环把控体系的稳定性有所下降，造成体系内部调节时间延长，并网电能质量下降，还会导致逆变器输出电压无解所引发的系统不稳定情况。当然，在此条件下要想确保系统的稳固运转与优良的并网电能质量，便需要通过系统少数输出功率来进行替换。
参考文献:
[1]马群. 基于不同电网阻抗的并网系统稳定控制研究[D].燕山大学,2017.
[2]李振伟. 基于电网阻抗辨识的并网逆变器稳定性分析[D].哈尔滨工业大学,2015.
论文作者:程永金
论文发表刊物:《电力设备》2018年第17期
论文发表时间:2018/10/19
标签：阻抗论文; 阻尼论文; 电网论文; 无源论文; 逆变器论文; 系统论文; 谐波论文; 《电力设备》2018年第17期论文;