电力论文哪里有？本文以三电平NPC变换器为基础展开研究，针对电网电压含有背景谐波情况，采用电网电压全前馈实现并网电流质量的提高；针对弱电网情况下，电网阻抗无法忽视，锁相环耦合电网阻抗，引起逆变器并网稳定性降低的问题。
1绪论
1.2国内外研究现状
1.2.1三电平变换器并网电流控制策略的研究现状
在分布式发电系统中，并网逆变器作为其重要接口之一得到了快速的发展，而三电平并网逆变器由于其电能质量更高、容量更大、电磁干扰更小；导通损耗更低，整体效率更高；简化开关时序，及时故障保护的高效率及高可靠性等优点，在电网当中得到广泛应用[9]。
并网逆变器的广泛使用使得采用并网逆变器抑制谐波是必要的。对于并网变换器，输出的并网电流总谐波畸变率（Total Harmonic Distortion,THD）以及奇次各谐波含量要求如表1-1所示[10-11]。
并网逆变器输出电压中的谐波含量较高，仅采用LCL滤波器仍无法满足并网要求[12]。因此，需要对并网逆变器并网电流控制策略进行研究。此外，电网呈弱电网甚至极弱电网特性时，PCC处电压谐波含量增加，并网电流发生严重畸变影响系统稳定性，严重则会导致电网崩溃[13-14]。因此，需要研究适合弱电网情况的并网逆变器高鲁棒性控制策略。
由于PCC处的电压通常含有大量的谐波，LCL并网逆变器的输出电流将严重失真，不能满足国际标准的要求[15]。LCL并网逆变器在谐波电压干扰条件下向电网输送高质量电能，这是并网逆变器设计的关键因素[16-17]。
3弱电网下考虑锁相环影响的改进控制策略
3.1弱电网下传统电网电压全前馈控制策略考虑锁相环影响的局限性
3.1.1 PLL环路建模及参数设计
在强电网状态下，电网阻抗的变化对系统稳定性的影响相对较小。这是因为强电网具备较低的阻抗和较高的短路容量，使得电力电子设备能够在相对稳定的环境中运行。然而，随着电力电子设备在电网中的广泛应用，电网逐渐呈现出弱电网甚至极弱电网特性。在这种情况下，电网阻抗对系统稳定性的影响变得不可忽视。弱电网和极弱电网具有较高的电网阻抗，这使得系统更容易受到干扰，导致稳定性问题。
特别是锁相环与电网阻抗的耦合，会显著降低系统的稳定性。锁相环用于同步电网电压与电力电子设备的输出，确保系统运行的稳定性和可靠性。然而，在弱电网条件下，电网阻抗的变化会影响锁相环的性能，进而影响系统的稳定性。为了深入研究锁相环对系统稳定性的影响，可以通过建立PLL环路的传递函数模型进行分析。通过PLL环路建模，可以确定电网阻抗对锁相环动态特性的影响，并评估不同电网条件下系统的稳定性。图3-1为基于同步旋转坐标系的锁相环控制环路，采用PI控制，比例系数和积分系数分别为kp-PLL、ki-PLL；功率因数角为θ0。
4弱电网下考虑控制时延的改进控制策略
4.1弱电网下考虑控制时延的T型三电平并网逆变器稳定性分析
4.1.1考虑控制延时的电网电压全前馈
考虑控制延时后T型三电平并网逆变器的数学模型如图4-1所示，电网电压全前馈环节为图4-1中虚线环节，延时环节如式（4-1）所示，。
4.2基于多谐振的高鲁棒性电网电压全前馈控制
4.2.1准谐振控制器
电网电压全前馈控制策略在提升并网电流质量和抑制电网背景谐波方面表现出色。然而，数字控制延时会削弱电网背景谐波的抑制能力，并导致逆变器输出阻抗出现负相移。这种负相移使得弱电网甚至极弱电网特性加剧，降低了系统的稳定裕度。为此，本章引入准谐振环节来提高系统输出阻抗在交截频域中的相位裕度，以及对电网电压背景谐波的抑制能力，确保在交截频率处的相位裕度为正，同时逆变器的输出阻抗值足够大。
考虑到谐振控制器具有带通的选频特性，可以用于提取相应频次的背景谐波。结合上述分析，本章节提出了基于多谐振环节的电网电压前馈控制策略。
因此，在设计前馈策略时，需要权衡相位裕度和阻抗增益之间的关系，以在确保系统稳定性的同时，不显著降低对电网谐波的抑制能力。这种平衡可以通过适当调整准谐振环节和权值系数来实现，从而在复杂的电网条件下保证逆变器的高效稳定运行。
通过分析图4-3并结合图4-4和式（4-5），可以发现通过减小1-FC的相角实现减小电网阻抗相对于逆变器输出阻抗的相移。从图4-4可以看到，只需要在FC前设计一个小于1的权值系数Kω。引入系数Kω后，1-FC的相角从∆θ1减小为∆θ2。
5结论与展望
5.1结论
随着新能源政策的大力推广，高比例可再生能源和高比例电力电子设备的广泛应用，电网谐波含量增大且呈现出阻抗减弱的特性。弱电网甚至极弱电网条件下，传统控制策略鲁棒性较弱，逆变器并网电流质量较差，提升弱电网甚至极弱电网条件下并网逆变器的稳定性已经成为当下的研究热点。本课题选择T型三电平并网逆变器为研究拓扑，研究了考虑锁相环耦合电网情况下的高鲁棒性电网电压全前馈控制策略和考虑控制延时的基于多谐振的高鲁棒性电网电压全前馈控制策略，得到以下结论：
(1)针对电网背景谐波影响并网电流质量的问题，利用电网电压全前馈消除电压背景谐波影响，介绍T型三电平NPC变换器的数学及开关模型，结合模型推导αβ静止坐标系和dq旋转坐标系下的电网电压全前馈的控制传函，实现并网电流的高质量和并网电压突变的并网电流快速跟随。分别对比了无前馈控制与电网电压全前馈控制，在电网电压不含谐波时，并网电流THD由0.80%降低至0.17%；在并网电压含5%5次谐波和3%7次谐波时，并网电流THD由16.39%降低至1.80%；在并网电压含1%35次谐波时，并网电流THD由4.09%降低到1.89%，验证了电网电压全前馈控制策略的有效性，实现并网电流的高质量。
(2)针对弱电网情况下电网阻抗不容忽视，锁相环低频耦合电网降低系统稳定性问题，提出一种高鲁棒性的电网电压全前馈控制策略，利用锁相环串联一阶复矢量滤波器，及电网电压全前馈二阶微分环节串联二阶低通滤波器，实现并网系统稳定裕度的提高及稳定区间的增大，并且锁相环带宽增大时系统也能稳定运行。分别对比传统电网电压全前馈，高鲁棒性电网电压全前馈在弱电网以及极弱电网情况下的并网电流质量，传统电网电压全前馈在弱电网以及极弱电网情况下并网电流质量极差，系统失稳。而高鲁棒性电网电压全前馈并网电流质量很高，THD仅为1.29%；并且在极弱电网情况下也能实现高质量并网，并网电流THD仅为0.97%。
参考文献（略）
