1、第39卷 第6期2023年6月电网与清洁能源Power System and Clean EnergyVol.39No.6Jun.2023智能电网Smart Grid基金项目：内蒙古自治区自然科学基金项目（2022MS05026）。ProjectSupportedbyNaturalScienceFoundationofInnerMongolia Autonomous Region（2022MS05026）.ABSTRACT：The parallel system of multiple grid-connectedinverters suffers from parallel resonanc
2、e，and the parallelresonance frequency point can shift due to the influence of powergrid impedance and the number of parallel inverters，resultingin some difficulties in the control and stable operation of theparallel system.In this paper，an impedance model of themultiplegridinverterparallelsystemises
3、tablishedandaccording to the principle of impedance remodeling，a globalresonance suppression based on virtual impedance is adopted.By paralleling additional power electronic devices at thecommon connection point，the harmonic voltage at the commonconnection point is detected in real time.Based on the
4、 inverter-side current feedback control strategy，a virtual impedance of acertain size and related to the resonant frequency is generated，and the grid impedance is reshaped to suppress the resonance ofthe parallel system.Without changing the original inverter controlstrategy，the method can effectivel
5、y restrain parallel resonance，and can improve the stability of the whole system.Finally，thecorrectness and feasibility of the global resonance suppressionmethod studied have been verified through simulation.KEY WORDS：multi-parallelinverters；impedanceremodeling；virtual impedance摘要：多并网逆变器并联系统存在并联谐振问题，
6、且会受到电网阻抗和并联逆变器台数影响导致并联谐振频率点偏移，给该并联系统的控制及稳定运行带来一定的难度。建立了多并网逆变器并联系统的阻抗模型，并根据阻抗重塑原理，采用基于虚拟阻抗的全局谐振抑制方法，通过在公共连接点并联额外的电力电子装置，实时检测公共连接点处谐波电压，采用基于变换器侧电流反馈控制策略，产生一定大小且和谐振频率相关的虚拟阻抗，实现对电网阻抗的重塑以抑制并联系统的谐振。该方法在不改变各个逆变器原有控制策略的情况下，既可以抑制并联谐振，又可以提高整个系统的稳定性。最后，通过仿真验证所研究全局谐振抑制方法的正确性与可行性。关键词：多并网逆变器并联；阻抗重塑；虚拟阻抗在西部大部分地区，由
7、于新能源发电系统位置的分散性，需要更多的隔离变压器和长距离传输线路将系统与公共电网相连，使系统出现了多台逆变器并联接入公共电网和线路阻抗无法被忽视的问题，导致公共电网呈现弱电网特性1-2。在弱电网背景下，随着 LCL 型逆变器的大量使用，使得多并网逆变器并联运行时各逆变器之间、逆变器与电网阻抗产生耦合作用，导致系统可能出现 LCL 本身谐振和并联谐振两个谐振点。并且并联谐振点会受到并联逆变器台数和电网阻抗的影响3，所以对控制器的带宽要求较高，从而增加了对逆变器并网控制的设计难度4-5。对于多并网逆变器并联系统，国内外学者对系统的阻抗建模进行了大量研究6-7，得出可以通过对并网逆变器的输出阻抗重
8、塑8-12和电网阻抗重塑13-16两种方式，来进行谐振抑制。对于 LCL 滤波器本身文章编号：1674-3814（2023）06-0001-07中图分类号：TM711文献标志码：A基于阻抗重塑的多并网逆变器并联系统谐振抑制方法研究张计科，王贵发（内蒙古工业大学电力学院，内蒙古 呼和浩特010080）Research on the Resonance Suppression Method of the Multiple Grid-Connected Inverter Parallel System Based on Impedance RemodelingZHANG Jike，WANG Guif
9、a（School of Electric Power，Inner Mongolia University of Technology，Hohhot 010080，Inner Mongolia，China）智能电网Smart Grid谐振一般是通过逆变器的输出阻抗重塑来抑制的，而并联谐振的抑制是在此基础上进一步进行阻抗重塑抑制。文献8-12都是对逆变器的输出阻抗进一步的重塑来进行谐振抑制，文献8将电网电压前馈到电流环的前向通道中，从而实现对输出阻抗的串联虚拟阻抗重塑，但并未考虑到谐振点偏移的情况。为了解决谐振点偏移问题，文献9-11通过比例多谐振电流控制器在不同的谐振频率处实现控制，从而实现多谐
10、振点控制。但比例多谐振电流控制器会使得逆变器的输出阻抗在全频段表现为高阻态，将导致基频处电流出现幅值较高、无功功率增加的问题。所以，文献12提出在电流闭环控制回路中增加一个电导反馈回路的重塑方法，有效地降低了无功功率。上述方法，都需要改变原有逆变器的并网控制策略，增加了逆变器并网控制策略的复杂性，在实际应用中通用性较差。为了避免上述方法存在的局限性，大量学者提出了对电网阻抗进行重塑的方法。文献13采用了在公共连接点并联 RC 电路的方式，对光伏集群系统进行阻抗重塑。在此基础上，文献14进一步采用了 RLC 二阶电路，来对电网阻抗重塑，以抑制系统谐振。当采用这种实际电阻时，将会加大系统中的无功损
11、耗，同时灵活性较差。为了避免无功损耗，文献15进一步提出了使用有源型全局谐振抑制装置来实现对电网阻抗的重塑。这种方法既不需要改变并网逆变器的控制策略，又可以延长逆变器的使用期限16。目前学术界虽然对全局谐振抑制装置的电流控制器开展了大量研究工作，但对其稳定性的关注较少。本文针对多并网逆变器并联系统的谐振问题，采用逆变器输出阻抗重塑和电网阻抗重塑相结合的控制方法。对于电网阻抗重塑采用的是在公共链接点并联有源型谐振抑制装置，并通过设计基于变换器侧的电流反馈闭环，来提高谐振抑制装置的稳定性。最后搭建系统仿真模型，通过 4 台并网逆变器之间的接入和切出，来验证所用方法对系统谐振的抑制效果。1多并网逆变
12、器并联系统的拓扑结构和阻抗模型1.1多并网逆变器并联系统的拓扑结构本文采用的多并网逆变器并联系统是由多个光伏子系统在公共链接点（point of common coupling，PCC）处并联组成，每个子系统包括光伏阵列、DC/DC 变换器和 LCL 型三相逆变器，如图 1 所示，其中DC/DC 变换器选用 Boost 升压电路。图中：n 代表并联逆变器台数（n=1，2，）；L1n、Cn、L2n代表逆变桥侧电感、滤波电容和网侧电感；Cdc、vpcc、Vg分别为每台逆变器的直流侧电容、公共入网点处的电压和电网电压；iL2n、ig为每台逆变器的并网电流和系统总的并网电流；Zg为等效电网阻抗。图1多
13、并网逆变器并联系统的拓扑结构Fig.1Topology diagram of the multiple grid-connectedinverter parallel system1.2多并网逆变器并联系统的阻抗模型为了便于分析系统的谐振特性，可将并网逆变器等效为图 2 所示的电路图。其中：Uinv为逆变桥的输出电压；ZL1、ZL2、ZC是滤波器中电感和电容对应的阻抗，其表达式为 ZL1=L1s、ZL2=L2s、ZC=1/（Cs）。图2每台并网逆变器等效电路图Fig.2Equivalent circuit diagram of eachgrid-connected inverter对于多并网逆
14、变器并联系统，根据图 2 推出多并网逆变器并网系统的开环等效电路，如图 3 所示。因此，假定所有并网逆变器和滤波器的参数都一致，即 ZL1n、ZL2n、ZCn可用 ZL1、ZL2、ZC代替。根据电路叠加原理，可得到输入为逆变器输出电压、输出为并网电流的传递函数 Ga（s）为17Ga(s)=(n-1)(2ZL1ZgZc+Z2cZg+XZc)(n-1)(2ZL1ZgX+ZcZgX+X2)+XZgZc(n-1)(ZL1Zg+ZcZg+X)(n-1)(ZL1Zg+ZcZg+X)+ZgZL1（1）张计科，等：基于阻抗重塑的多并网逆变器并联系统谐振抑制方法研究Vol.39No.602第39卷第6期电网与清
15、洁能源智能电网Smart Grid其中：X=ZL1ZL2+ZL1ZC+ZL2ZC。图3多并网逆变器并联系统的开环电路等效模型Fig.3Equivalent model of the open-loop circuit in theparallel system with multiple grid-connected inverters图 4 给出了 Ga（s）在并联不同数量逆变器时的伯德图。由图 4 可知，当逆变器并联后，每台逆变器的并网电流会出现两个正谐振尖峰，使得并网电流出现谐振不稳定现象。由式（1）可求出本身谐振1和并联谐振2两个正谐振点的角频率，如式（2）所示，并且随着逆变器并联台数
16、 n 的增加，2逐渐减小，1不变。而对于负谐振角频率，谐波电流源不会在该谐振处引起振荡，所以重点研究产生的正谐振尖峰值对系统的影响17。图4系统等效阻抗Ga（s）的伯德图Fig.4Bode diagram of the equivalent impedance Ga（s）ofthe system|1=L1+L2CL1L2，2=L1+L2+nLgCL1(L2+nLg)。（2）结合式（2）和图 4 分析可知，电网阻抗和并联逆变器的改变，会导致系统的并联谐振点发生偏移，系统仍可能出现谐振，危害整个系统的稳定性。2多并网逆变器并联系统的谐振抑制策略2.1LCL滤波器固有谐振的抑制策略本文采用滤波电容电流反馈和电网电压前馈相结合的控制策略，对逆变器自身阻抗进行重塑，来抑制光伏子系统本身的谐振，来保证其能够稳定运行，并网控制策略如图 5 所示。图5并网逆变器的并网控制策略图Fig.5Grid-connected control strategy diagram of thegrid-connected inverter图中：Gff为电网电压前馈系数；Hi为滤波电容电流反馈系数。根据图 5 所示控制