微網(wǎng)多逆變器并聯(lián)及電能質(zhì)量控制方法研究

針對微網(wǎng)多逆變器并聯(lián)及電能質(zhì)量控制問題，進(jìn)行以下五方面的理論和實(shí)驗(yàn)研究： 1、建立了非理想條件下含多逆變器微網(wǎng)系統(tǒng)的統(tǒng)一諧振模型，揭示了含多逆變器微網(wǎng)的集群諧振機(jī)理及頻率分布特性，發(fā)現(xiàn)了多逆變器集群系統(tǒng)的自身諧振點(diǎn)、并聯(lián)諧振點(diǎn)和串聯(lián)諧振點(diǎn)，且本征非固定諧振點(diǎn)將隨著集群程度的提升，其諧振頻率將向低頻偏移等重要理論成果。 2、建立了多逆變器并聯(lián)的環(huán)流模型，發(fā)現(xiàn)了基波環(huán)流產(chǎn)生機(jī)理和功率分配不均的本質(zhì)原因；輸出濾波器、連接阻抗等會引起諧波環(huán)流，主要集中在13~29次諧波帶寬內(nèi)，且存在諧波諧振點(diǎn)等重要理論成果；為此，提出了功率魯棒下垂的虛擬阻抗匹配控制新方法，解決了多逆變器系統(tǒng)的功率分配與環(huán)流抑制難題，該理論成功應(yīng)用于大電流銅箔電解電源系統(tǒng)，獲得2014年國家技術(shù)發(fā)明二等獎。 3、針對微網(wǎng)電能質(zhì)量問題，提出了LCL型逆變器電容電流反饋的有源阻尼諧振抑制新方法和APF的快速重復(fù)控制方法，解決了多逆變器系統(tǒng)的阻抗集群諧振和諧波抑制難題，該理論成功應(yīng)用于海島多電源并聯(lián)系統(tǒng)，獲得2017年中國機(jī)械工業(yè)科學(xué)技術(shù)特等獎。 4、提出了微源逆變器的多模式平滑切換控制方法、有源濾波器與微源逆變器的加權(quán)協(xié)同控制策略，實(shí)現(xiàn)了微網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行優(yōu)化，獲得2017年湖南省科技進(jìn)步一等獎（已通過學(xué)科組評審，待湖南省獎勵辦終評）。 5、研發(fā)了含多逆變器并聯(lián)的微網(wǎng)實(shí)驗(yàn)平臺，包括不同濾波類型和功率等級的微源逆變器、儲能裝置、模塊化APF及其協(xié)同控制的硬件設(shè)計(jì)和軟件開發(fā)，該成果發(fā)表SCI和EI論文16篇。 在項(xiàng)目執(zhí)行期間發(fā)表論文67篇，其中SCI和EI收錄58篇，獲得國家技術(shù)發(fā)明二等獎1項(xiàng)及其他省部級獎勵5項(xiàng)，獲得與申請發(fā)明專利32項(xiàng)，獲得軟件著作權(quán)30項(xiàng)，培養(yǎng)博士后4名、博士11名，碩士41名。與廣東志成冠軍集團(tuán)合作，成功研制了3MW多逆變器并聯(lián)的特種電源系統(tǒng)，并在南海、東海等多個島嶼及三大船務(wù)集團(tuán)等廣泛應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)我國島嶼/船舶大功率特種電源系統(tǒng)的跨越式發(fā)展，社會效益和經(jīng)濟(jì)效益顯著。 2100433B

微網(wǎng)中多逆變器并聯(lián)控制和微網(wǎng)電能質(zhì)量控制是亟需研究的重要基礎(chǔ)課題。本課題圍繞微網(wǎng)中多逆變器并聯(lián)功率控制和微網(wǎng)電能質(zhì)量控制，深入研究四個方面的科學(xué)內(nèi)容：1)含多逆變器微網(wǎng)的等值電氣模型；2）微網(wǎng)中多逆變器功率精確分配控制和環(huán)流抑制方法；3）含多逆變器微網(wǎng)電能質(zhì)量補(bǔ)償器的優(yōu)化配置方法；4）微網(wǎng)與電能質(zhì)量補(bǔ)償器協(xié)同控制方法。期望揭示微網(wǎng)多逆變器基波域和諧波域的等值模型、電能質(zhì)量等內(nèi)在特性，取得多逆變器功率精確分配控制及環(huán)流抑制方法、補(bǔ)償器優(yōu)化配置方法、微網(wǎng)與電能質(zhì)量補(bǔ)償器協(xié)同控制方法等創(chuàng)新性成果。本課題將推動分布式微網(wǎng)基礎(chǔ)理論研究的進(jìn)步，取得的成果直接為新能源分布式發(fā)電的進(jìn)一步推廣應(yīng)用提供理論指導(dǎo)。

多逆變器并聯(lián)并網(wǎng)技術(shù)是基于可再生能源的分布式發(fā)電系統(tǒng)中一項(xiàng)重要研究內(nèi)容。研究多逆變器并聯(lián)并網(wǎng)系統(tǒng)穩(wěn)定性和多諧振問題，消除它們對電網(wǎng)的負(fù)面影響，改善并網(wǎng)電能質(zhì)量，確保多逆變器并聯(lián)并網(wǎng)系統(tǒng)可靠運(yùn)行，將為分布式發(fā)電技術(shù)的發(fā)展提供重要的理論基礎(chǔ)。本項(xiàng)目將針對多逆變器并聯(lián)并網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和多諧振問題開展研究，建立多逆變器并聯(lián)并網(wǎng)系統(tǒng)小信號模型，分析影響系統(tǒng)穩(wěn)定性的原因，指出實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的條件；建立多逆變器并聯(lián)并網(wǎng)系統(tǒng)的電路模型，揭示引起多諧振的機(jī)理，對引起多諧振原因進(jìn)行分類；研究穩(wěn)定性原因和引起多諧振原因的內(nèi)在聯(lián)系，提出既可以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定，又可以抑制多諧振的調(diào)節(jié)思路及其實(shí)現(xiàn)方法，在此基礎(chǔ)上，提出提高并網(wǎng)電能質(zhì)量的控制策略；針對電網(wǎng)阻抗和逆變器并聯(lián)臺數(shù)會發(fā)生變化，研究實(shí)現(xiàn)方法的自適應(yīng)調(diào)節(jié)功能。通過上述研究，實(shí)現(xiàn)多逆變器并聯(lián)并網(wǎng)系統(tǒng)安全、經(jīng)濟(jì)、高效、優(yōu)質(zhì)的并網(wǎng)運(yùn)行。 2100433B

多逆變器并聯(lián)并網(wǎng)技術(shù)是基于可再生能源的分布式發(fā)電系統(tǒng)中一項(xiàng)重要研究內(nèi)容。研究多逆變器并聯(lián)并網(wǎng)系統(tǒng)穩(wěn)定性和多諧振問題，消除它們對電網(wǎng)的負(fù)面影響，改善并網(wǎng)電能質(zhì)量，確保多逆變器并聯(lián)并網(wǎng)系統(tǒng)可靠運(yùn)行，將為分布式發(fā)電技術(shù)的發(fā)展提供重要的理論基礎(chǔ)。本項(xiàng)目將針對多逆變器并聯(lián)并網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和多諧振問題開展研究，建立多逆變器并聯(lián)并網(wǎng)系統(tǒng)小信號模型，分析影響系統(tǒng)穩(wěn)定性的原因，指出實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的條件；建立多逆變器并聯(lián)并網(wǎng)系統(tǒng)的電路模型，揭示引起多諧振的機(jī)理，對引起多諧振原因進(jìn)行分類；研究穩(wěn)定性原因和引起多諧振原因的內(nèi)在聯(lián)系，提出既可以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定，又可以抑制多諧振的調(diào)節(jié)思路及其實(shí)現(xiàn)方法，在此基礎(chǔ)上，提出提高并網(wǎng)電能質(zhì)量的控制策略；針對電網(wǎng)阻抗和逆變器并聯(lián)臺數(shù)會發(fā)生變化，研究實(shí)現(xiàn)方法的自適應(yīng)調(diào)節(jié)功能。通過上述研究，實(shí)現(xiàn)多逆變器并聯(lián)并網(wǎng)系統(tǒng)安全、經(jīng)濟(jì)、高效、優(yōu)質(zhì)的并網(wǎng)運(yùn)行。

將分布式發(fā)電以微網(wǎng)的形式接入到配電系統(tǒng)，分布式發(fā)電技術(shù)作為大電網(wǎng)的有益補(bǔ)充，給配電網(wǎng)帶來一系列積極的影響；同時，也由于各微源自身特性、接入模式及其控制運(yùn)行模式的差異，直接影響配電網(wǎng)的供電質(zhì)量。本項(xiàng)目從微網(wǎng)中不同形式的能源動態(tài)特性出發(fā)，從微源電能質(zhì)量問題產(chǎn)生機(jī)理研究，含微網(wǎng)配電系統(tǒng)的電能質(zhì)量分析與控制方法，含微網(wǎng)配電網(wǎng)電能質(zhì)量評估算法，典型微網(wǎng)仿真平臺開發(fā)與應(yīng)用研究等四個方面展開研究。為合理利用分布式電源，提高含微網(wǎng)配電網(wǎng)的供電質(zhì)量提供理論與技術(shù)支持。由于直接面向智能電網(wǎng)建設(shè)中需要解決的難點(diǎn)問題，本項(xiàng)研究具有極大的應(yīng)用價(jià)值。 公開發(fā)表學(xué)術(shù)論文29篇，其中：在國內(nèi)外學(xué)術(shù)刊物發(fā)表研究論文26篇（SCI&EI收錄7篇），發(fā)表國際/國內(nèi)學(xué)術(shù)會議論文3篇；中國發(fā)明專利8件（其中：授權(quán)中國發(fā)明專利1件），培養(yǎng)博士研究生3名（其中1名為巴基斯坦外國留學(xué)生），碩士研究生9名。 2100433B