隨著光伏發(fā)電、風(fēng)電等分布式能源以及儲(chǔ)能單元通過逆變器接口大量接入微電網(wǎng)，使得微電網(wǎng)內(nèi)部的電能質(zhì)量問題愈發(fā)明顯，對(duì)微電網(wǎng)的安全與穩(wěn)定運(yùn)行也產(chǎn)生了很大影響。現(xiàn)有微電網(wǎng)主要運(yùn)行在兩種模式：離網(wǎng)/孤島模式和并網(wǎng)模式。在孤島模式中，含分布式能源的逆變器一般通過下垂控制實(shí)現(xiàn)各獨(dú)立無互聯(lián)逆變系統(tǒng)的并聯(lián)運(yùn)行；而在并網(wǎng)模式下，微電網(wǎng)逆變系統(tǒng)多采取功率或電流控制方案，實(shí)現(xiàn)新能源發(fā)電的并網(wǎng)跟蹤控制。由于并聯(lián)逆變器等效輸出阻抗之間、逆變器等效輸出阻抗與大電網(wǎng)阻抗之間的耦合效應(yīng)，使得微電網(wǎng)逆變系統(tǒng)容易產(chǎn)生低諧波阻抗回路，造成特定次并網(wǎng)諧波電流的放大。為此，需要建立滿足多并聯(lián)逆變器等效耦合諧振模型，分析多逆變器并聯(lián)系統(tǒng)諧振峰與逆變器并聯(lián)數(shù)量的動(dòng)態(tài)關(guān)系，并且尋找最優(yōu)的有源阻尼控制方案。

1 微電網(wǎng)多逆變器并聯(lián)的耦合諧振模型在并網(wǎng)模式下，微電網(wǎng)中的并聯(lián)逆變器濾波輸出電流受三個(gè)因素的影響：自身參考電流、其他并聯(lián)逆變器參考電流以及電網(wǎng)電壓，因此，可以建立多逆變系統(tǒng)并網(wǎng)等效耦合電路模型。當(dāng)n臺(tái)逆變器并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，第m臺(tái)逆變器網(wǎng)側(cè)電流I2,m由以下這n+1項(xiàng)電流疊加構(gòu)成：自身等效受控電流源輸出電流Φind,m Iref,m，n-1臺(tái)并聯(lián)等效受控電流源輸出電流Φpara,m,i Iref,i(i=1,2,…,m-1,m+1,…,n)和電網(wǎng)串聯(lián)導(dǎo)納電流Φseries,mUg。

2 分布式逆變器集群并網(wǎng)的諧振交互與諧振特性分布式逆變系統(tǒng)并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，諧振交互問題是造成并網(wǎng)電流畸變率上升的主要因素。受逆變?yōu)V波控制方式的影響，諧振交互現(xiàn)象可劃分為：本征諧振和非本征諧振。前者是濾波系統(tǒng)交互固有的諧振現(xiàn)象；后者是由于控制方式的選取產(chǎn)生的。

并聯(lián)諧振是多臺(tái)逆變?yōu)V波系統(tǒng)交互產(chǎn)生的耦合諧振現(xiàn)象，存在一個(gè)本征固定諧振點(diǎn)和一個(gè)本征非固定諧振點(diǎn)。隨著并網(wǎng)逆變器數(shù)量的增多，前者的峰值表現(xiàn)為下降趨勢；后者的峰值頻率和幅值表現(xiàn)為頻率向低頻段遷移、幅值逐漸衰減的趨勢。串聯(lián)諧振是逆變?yōu)V波系統(tǒng)與電網(wǎng)阻抗之間的諧振交互現(xiàn)象，只存在一個(gè)本征非固定諧振點(diǎn)，且頻率和幅值隨著并網(wǎng)逆變器數(shù)量的增多而表現(xiàn)為頻率向低頻段遷移、幅值逐漸衰減。每臺(tái)逆變?yōu)V波器輸出電流受其他逆變?yōu)V波輸出電流的耦合，自身諧振多出了一個(gè)額外的本征固定諧振點(diǎn)。隨著并網(wǎng)逆變器數(shù)量的增多，本征固定諧振點(diǎn)的幅值表現(xiàn)為增長趨勢；而自身諧振的本征非固定諧振點(diǎn)的頻率和幅值表現(xiàn)為頻率向低頻段遷移、幅值逐漸衰減的趨勢。

3 有源阻尼方案及阻尼參數(shù)優(yōu)化選取本系統(tǒng)采用并聯(lián)逆變器的電容電流反饋?zhàn)枘醽韺?shí)現(xiàn)。按KC比例反饋的有源阻尼方案可以等效為在濾波電容兩端并聯(lián)了虛擬電阻。可以采用圖示法分析電容電流反饋系數(shù)KC取值范圍對(duì)各本征諧振峰值的抑制能力。

2 臺(tái)逆變器并聯(lián)運(yùn)行(n=2)，耦合諧振現(xiàn)象最為嚴(yán)重，因此本文將以2臺(tái)等效逆變器并網(wǎng)運(yùn)行為例。當(dāng)KC取值為0時(shí)，并聯(lián)在濾波電容兩端的虛擬電阻阻值為無窮大，該虛擬并聯(lián)支路開路。此時(shí)，多逆變器并網(wǎng)系統(tǒng)存在嚴(yán)重本征諧振峰值：Φind,1在21次、35次諧波頻率的幅值響應(yīng)分別為79%,130%；Φpara,1,2在21次、35次諧波頻率的幅值響應(yīng)分別為68%,129%；Φseries,1在21次諧波頻率的幅值響應(yīng)為96%。Φpara,1,2的2個(gè)諧振峰值頻率之間存在較為明顯的本征諧振帶，在設(shè)計(jì)濾波參數(shù)時(shí)需充分考慮多逆變器并聯(lián)的諧振交互影響。隨著KC取值的增大，各本征諧振峰值明顯衰減。當(dāng)KC=25.1時(shí)，各本征諧振幅頻響應(yīng)峰值降低至6%以下。

隨著KC繼續(xù)增大，各本征諧振峰值衰減趨于緩和，同時(shí)Φseries,1的13次諧振幅值響應(yīng)有抬升趨勢，當(dāng)KC=39.6時(shí)，13次諧振峰值已經(jīng)小幅抬升至8.633%。另外，由于KC僅添加在ic的反饋通道上，i2閉環(huán)控制的準(zhǔn)比例諧振單元增益不受KC取值的影響，故11次諧波及以下頻域的幅頻響應(yīng)不受影響。采用電流比例反饋環(huán)節(jié)的有源阻尼控制方式可以實(shí)現(xiàn)對(duì)逆變器輸出電流的跟蹤控制環(huán)節(jié)(PR控制器)和有源阻尼控制環(huán)節(jié)的解耦設(shè)計(jì)。

4 有源阻尼參數(shù)優(yōu)化對(duì)諧振抑制的影響分析與驗(yàn)證通過仿真與實(shí)驗(yàn)，給出了3臺(tái)逆變器并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，第1臺(tái)逆變器網(wǎng)側(cè)輸出電流幅值由6A突增至12A時(shí)，第1臺(tái)和第2臺(tái)逆變器的網(wǎng)側(cè)輸出電流及并網(wǎng)點(diǎn)電壓暫態(tài)響應(yīng)波形。當(dāng)KC=5時(shí)(優(yōu)化前)，逆變器網(wǎng)側(cè)輸出電流的穩(wěn)態(tài)諧波含量過大，總諧波畸變率(THD)達(dá)到9.2%，阻尼效果不佳；當(dāng)?shù)?臺(tái)逆變器網(wǎng)側(cè)輸出電流發(fā)生突增暫態(tài)時(shí)，不僅造成自身電流出現(xiàn)明顯的諧波放大現(xiàn)象，而且嚴(yán)重影響了第2臺(tái)逆變器的網(wǎng)側(cè)輸出電流質(zhì)量，逆變器網(wǎng)側(cè)輸出電流存在明顯的耦合諧振。當(dāng)KC=25.1時(shí)(優(yōu)化后)，第2臺(tái)逆變器網(wǎng)側(cè)輸出電流諧波含量明顯減少，THD僅3.9%，電流暫態(tài)過程的耦合諧振強(qiáng)度明顯減弱。