弱电网下计及锁相环影响的并网逆变器稳定性提升方法

姜云龙; 司鑫尧; 史鸿飞; 竺明哲; 葛乐

doi:10.7500/AEPS20220322002

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弱电网下计及锁相环影响的并网逆变器稳定性提升方法

研制与开发 | 更新时间：2025-06-16

- 弱电网下计及锁相环影响的并网逆变器稳定性提升方法
- Stability Improvement Method of Grid-connected Inverter Considering Phase-locked Loop Effect in Weak Grid
- 电力系统自动化 2022年46卷第24期页码：113-120
- 作者机构：
  
  1.国网江苏省电力有限公司电力科学研究院，江苏省南京市 211103
  2.南京工程学院电力工程学院，江苏省南京市 211167
- 作者简介：
  
  姜云龙(1994—)，男，硕士，工程师，主要研究方向：大功率换流器的建模与控制。E-mail：jyl_jsdky@163.com
  司鑫尧(1993—)，男，硕士，工程师，主要研究方向：直流配电网控制保护。E-mail：sixinyao@foxmail.com
  史鸿飞(1998—)，男，硕士研究生，主要研究方向：电力电子化电力系统稳定性。E-mail：245874957@qq.com
  葛乐(1982—)，男，通信作者，博士，教授，硕士生导师，主要研究方向：新能源与柔性电网。E-mail：supertiger_bear@126.com
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金项目(51707089)
- DOI：10.7500/AEPS20220322002
  中图分类号：
- 收稿：2022-03-22，
  
  修回：2022-04-14，
  
  网络出版：2022-11-07，
  
  纸质出版：2022-12-25
- 稿件说明：
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姜云龙,司鑫尧,史鸿飞等.弱电网下计及锁相环影响的并网逆变器稳定性提升方法[J].电力系统自动化,2022,46(24):113-120.

JIANG Yunlong,SI Xinyao,SHI Hongfei,et al.Stability Improvement Method of Grid-connected Inverter Considering Phase-locked Loop Effect in Weak Grid[J].Automation of Electric Power Systems,2022,46(24):113-120.
姜云龙,司鑫尧,史鸿飞等.弱电网下计及锁相环影响的并网逆变器稳定性提升方法[J].电力系统自动化,2022,46(24):113-120. DOI： 10.7500/AEPS20220322002.

JIANG Yunlong,SI Xinyao,SHI Hongfei,et al.Stability Improvement Method of Grid-connected Inverter Considering Phase-locked Loop Effect in Weak Grid[J].Automation of Electric Power Systems,2022,46(24):113-120. DOI： 10.7500/AEPS20220322002.

摘要

并网逆变器通常使用锁相环获取电网电压同步信息。在弱电网中，电网阻抗不可忽略，公共耦合点处的电压扰动使得锁相环输出相角存在偏差，从而影响对并网电流的控制，不利于并网逆变器的稳定运行。为抑制锁相环引入的扰动、增强并网系统的稳定性，提出一种基于非理想广义积分器的改进小信号补偿控制方法。首先，在

坐标系下建立考虑锁相环影响的LCL型三相并网逆变器小信号模型。然后，分析加入小信号补偿前后并网逆变器等效输出阻抗的变化特征，针对小信号补偿方法对稳定裕度的提升效果随频率升高减弱这一问题，在小信号补偿的基础上加入微分补偿通路，微分项由非理想广义积分器等效替代。在电网阻抗宽范围变化时，采用所提方法可以确保并网逆变器始终保持良好的稳定裕度，增强了并网逆变器的稳定性和动态性能。最后，通过实验验证了理论分析的正确性和所提方法的有效性。

Abstract

The grid-connected inverter usually uses the phase-locked loop (PLL) to obtain the grid voltage synchronization information. In a weak grid

the grid impedance cannot be ignored. The voltage disturbance at the common coupling point leads to the output phase angle deviation of the PLL

and then affects the control of the grid-connected current

which is not conducive to the stable operation of the grid-connected inverter. In order to suppress the disturbance introduced by the PLL and enhance the stability of the grid-connected system

an improved small-signal compensation control method based on a non-ideal generalized integrator is proposed. First

the small-signal model of an LCL three-phase grid-connected inverter with the influence of the PLL is established in the

coordinate system. Then

the variation characteristics of the equivalent output impedance of the grid-connected inverter with and without small-signal compensation are analyzed. For the problem that the improvement effect of the small-signal compensation method on stability margin declines with the increasing frequency

a differential compensation path is introduced based on the small-signal compensation

in which the differential term is equivalently replaced by a non-ideal generalized integrator. When the grid impedance changes in a wide range

the proposed method can ensure a good stability margin for the grid-connected inverter

and enhance the stability and dynamic performance of the grid-connected inverter. Finally

the correctness of the theoretical analysis and the effectiveness of the proposed method are verified by experimental results.

关键词

Keywords

references

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