微型电网中复合功能并网变换器及其无线并联技术研究

为促进微型电网顺利接入大电网并发挥其优势，本项目以微型电网中的并网变换器为研究对象，研究能够实现用户侧电能质量调节、负载均衡化、故障隔离等复合功能的运行控制方式，并进一步将其推广到多个并网变换器并联运行的情况，以期实现复合功能并网变换器无控制连接线的并联运行。主要内容包括：综合考虑微型电网中并网变换器的容量、电流与电压应力限制、接入点电能质量以及低压穿越能力等约束条件，建立衡量并网变换器多种功能实现效果的目标函数并进行寻优研究；在最优化研究基础上探讨对应的复合功能并网变换器的控制策略；研制实验样机，探索和实现单台并网变换器功能的复合化以及多台复合功能并网变换器无控制连接线的并联运行。本项目研究突破了传统并网逆变器的功能框架，以功能复合化的全新视角探索微型电网中并网变换器的运行控制方式，为复合功能并网变换器的理论和工程实用化奠定基础。

本项目研究以微型电网中的并网变换器为研究对象，研究能够实现用户侧电能质量调节、负载均衡化、故障隔离等复合功能的运行控制方式，并进一步将其推广到多个并网变换器并联运行的情况，以期实现复合功能并网变换器无控制连接线的并联运行。.针对原定研究内容，分别利用突变决策论与层次分析法建立了可用于量化比较的电能质量综合评估指标，在所建立的综合评估指标基础上，结合并网变换器补偿容量最小化的目标，在单机运行和并联运行两种情况下，分别验证了多目标优化补偿控制策略的可行性与有效性，实现了复合功能并网变换器的电能质量定制功能。.在具体实现优化补偿控制策略过程中，首先引入加权电流反馈法推导得到并网变换器的降阶简化模型，并进一步验证该模型的准确性以及鲁棒性；其次分析和比较了基于同步坐标变换检测法和基于FBD理论的指令电流生成方法；最后在三相静止坐标系和同步旋转坐标下分别探讨和比较了滞环电流、多谐振比例、鲁棒、滑模变结构、无源汉密尔顿系统理论的控制器设计问题。.根据复合功能并网变换器无线并联的需求，首先利用无功和谐波容量与补偿系数之间的下垂特性，实现了基于下垂法的无线并联控制。然后基于FBD功率理论提出了电导电纳限幅控制策略，实现了多台复合功能并网变换器的无线并联控制。所提出的两种无线并联控制策略在均已在并联实验平台上成功得到实验验证，结果表明这两种控制策略均可有效的实现多台复合功能并网变换器对无功和谐波电流的分摊，且适应复合功能并网变换器的频繁启停、无功和非线性负载投切等特殊运行条件，动态切换过程平滑。.在含并网变换器的微电网建模与小信号稳定性分析中，本项目研究取得预期外进展。主要包括利用动态相量法建立了含并网变换器的微电网模型，在保证较高精度的同时，大大降低了计算的复杂度，节省了大量的仿真计算时间；分别利用矩阵束和TLC-EPSPRIT算法，结合奇异熵理论确定模态阶数，提出了两种用于微电网小信号稳定性分析的方法。.本项目研究尝试突破传统并网逆变器的功能框架，以功能复合化的全新视角探索微型电网中并网变换器的运行控制方式，为复合功能并网变换器的理论和工程实用化奠定基础。.