跟网型逆变器的非线性模型及稳定性分析方法

程成; 谢少军; 谭玲娟; 周潇庆; 许津铭; 钱强

doi:10.7500/AEPS20210730008

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跟网型逆变器的非线性模型及稳定性分析方法

研制与开发 | 更新时间：2025-06-16

- 跟网型逆变器的非线性模型及稳定性分析方法
- Nonlinear Model and Stability Analysis Method for Grid-following Inverter
- 电力系统自动化 2022年46卷第6期页码：137-143
- 作者机构：
  
  1.南京航空航天大学自动化学院，江苏省南京市 211106
  2.河海大学能源与电气学院，江苏省南京市 211106
- 作者简介：
  
  程成(1993—)，男，博士研究生，主要研究方向：并网逆变器的非线性建模及抗扰动控制。E-mail：chengchenghs@nuaa.edu.cn
  谢少军(1968—)，男，通信作者，博士，教授，博士生导师，主要研究方向：功率电子变换技术及航空电源。E-mail：eeac@nuaa.edu.cn
  谭玲娟(2000—)，女，硕士研究生，主要研究方向：逆变器并联系统。E-mail：tljdmail@163.com
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金面上基金资助项目(51877104);国家自然科学基金青年科学基金资助项目(51807089);江苏省自然科学基金资助项目(BK20200510)
- DOI：10.7500/AEPS20210730008
  中图分类号：
- 收稿：2021-07-30，
  
  修回：2021-10-15，
  
  网络出版：2021-12-27，
  
  纸质出版：2022-03-25
- 稿件说明：
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程成,谢少军,谭玲娟等.跟网型逆变器的非线性模型及稳定性分析方法[J].电力系统自动化,2022,46(6):137-143.

CHENG Cheng,XIE Shaojun,TAN Lingjuan,et al.Nonlinear Model and Stability Analysis Method for Grid-following Inverter[J].Automation of Electric Power Systems,2022,46(6):137-143.
程成,谢少军,谭玲娟等.跟网型逆变器的非线性模型及稳定性分析方法[J].电力系统自动化,2022,46(6):137-143. DOI： 10.7500/AEPS20210730008.

CHENG Cheng,XIE Shaojun,TAN Lingjuan,et al.Nonlinear Model and Stability Analysis Method for Grid-following Inverter[J].Automation of Electric Power Systems,2022,46(6):137-143. DOI： 10.7500/AEPS20210730008.

摘要

锁相环为并网逆变器的跟网控制提供了与电网同步的参考信息，但在弱电网下，具有非线性特性的锁相环对系统稳定性会产生一定的影响。由于舍入误差的存在，现有基于线性化锁相环模型而设计的并网逆变器存在稳定性设计不足的风险。为保证模型的准确性以及稳定性分析的可靠性，提出了一种基于非线性状态空间模型的稳定性分析方法。首先，建立了采用二阶广义积分器锁相环的LCL型并网逆变器系统的非线性状态空间模型，确立了锁相环中非线性环节的有界性条件。基于Lyapunov稳定性判据，进一步获得满足全局渐进稳定的矩阵不等式条件。通过逐点分析，明确了锁相环参数以及电网阻抗对系统稳定域的影响。实验结果表明，相比于传统的小信号模型，所提出的非线性分析方法在预测跟网型逆变器系统的稳定性上更加准确和可靠。

Abstract

The phase-locked loop (PLL) provides reference information synchronized with the grid for the grid-following control of grid-connected inverters. But in the case of weak grids

the PLL with nonlinear characteristics has a certain impact on the stability of the system. Due to the round-off errors

the grid-connected inverters which are designed based on the linearized PLL model may have the risk of instability. In order to ensure the accuracy of the model and the reliability of the stability analysis

a stability analysis method based on the nonlinear state-space model is proposed. First

the nonlinear state-space model of the LCL-type grid-connected inverter system using the second-order generalized integrator based PLL is built

and then the bounded conditions of the nonlinear link in the PLL are established. Based on the Lyapunov stability criterion

the matrix inequality conditions which satisfy the global asymptotic stability are further obtained. By analyzing point by point

the influence of PLL parameters and grid impedance on the stability region of the system is clarified. Experimental results show that

compared with the traditional small signal model

the proposed nonlinear analysis method is more accurate and reliable in predicting the stability of grid-following inverter systems.

关键词

Keywords

references

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