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隨著煤、石油以及天然氣等不可再生能源的日益枯竭，環境問題日益嚴重，利用可再生能源發電的分布式發電技術得到快速發展，故其在電網中所占的容量也在不斷增加。由于分布式發電系統呈散落分布狀，需要大量變壓器及較長的輸電線路接入大電網，造成電網存在不可忽略的電網阻抗，這種電網通常稱為弱電網。

同時，電網運行方式的變化也導致了電網阻抗呈寬范圍變化的特點。而并網逆變器作為可再生能源發電與電網的接口，電網阻抗的存在會嚴重影響逆變器并網系統的控制性能甚至導致系統不穩定。

目前針對弱電網下并網逆變器的穩定性控制問題，許多學者采用不同的分析方法給出了多種解決方案。但是這些研究多關注于逆變器控制器本體的穩定性，系統穩定性分析過程較為復雜。為此，專家們提出基于阻抗的穩定性分析方法，該方法把逆變器和電網視為兩個單獨的子系統，以阻抗的形式來表示其外特性，并采用基于阻抗的穩定性判據來分析二者之間的交互穩定性。

通過上述研究分析，國家電能變換與控制工程技術研究中心（湖南大學）、上海電力大學電氣工程學院的研究人員，在重塑基于阻抗的穩定性判據理論基礎上，采用數學方法推導并建立了電流雙閉環控制LCL型并網逆變器的諾頓等效串、并聯阻抗模型。通過對阻抗模型的阻抗特性進行分析，提出一種保持等效電流源串聯輸出阻抗不變，優化并聯輸出阻抗特性的阻抗重塑控制技術。

圖1 LCL逆變器并網運行的總體控制結構

圖2 電網阻抗檢測算法流程

圖3 并聯阻抗重塑諾頓等效電路

該阻抗重塑技術包含三部分：電網阻抗檢測單元、相位裕度定點補償單元和幅值矯正單元。其中電網阻抗檢測單元實現電網阻抗的實時在線檢測，并將其檢測信息送入到相位裕度定點補償單元；相位裕度定點補償單元首先根據送入的電網阻抗信息利用重塑的基于阻抗的穩定性判據計算得到交截頻率與對應的相位裕度，然后根據獲取的交截頻率與相位裕度確定補償環節參數，實現相位裕度的精確補償；同時為了實現定點補償需要幅值矯正單元進行幅值修正。

該阻抗重塑控制技術不僅能夠在電網阻抗寬范圍變化過程中，保持逆變器并網系統具有恒定的穩定裕度，而且在考慮電網阻抗存在檢測誤差的情況下，依舊能夠保證系統具有良好的穩態和動態性能。而且在投入系統后具有響應速度快、動態性能好的優點。

以上研究成果發表在2020年第6期《電工技術學報》，論文標題為“弱電網下具有定穩定裕度的并網逆變器阻抗重塑分析與設計”，作者為涂春鳴、高家元、趙晉斌、張云飛、郭祺。