对微电网中并联逆变器与电网的谐波交互问题进行分析研究

针对微电网中并联逆变器与电网的谐波交互问题，对单台逆变器建立输出阻抗模型，并分析网侧阻抗对谐波交互的影响。对多台并联逆变器，定义堆栈和二叉树2种典型的逆变器并联结构，推导2种结构的阻抗表达式。详细分析并联逆变器数对堆栈型结构阻抗的影响以及逆变器在左右子树的分布对二叉树型结构阻抗的影响。在此基础上，推导谐波源到网络中各支路电流的传递函数，分析各支路电流的谐振频率。仿真结果验证了所提方法的可行性。

微电网中多台并联逆变器与电网构成的阻抗网络，可能在谐波源干扰下引起公共耦合点（PCC）或阻抗网络内部的谐波电流被放大，这不仅降低微电网的电能质量，而且可能造成阻抗网络的不稳定。

逆变器与电网的阻抗模型是谐波交互作用的理论分析基础，其中逆变器阻抗模型是研究核心。根据建立逆变器阻抗模型方法的差异，现有研究可分为三类：

1）将逆变器输出侧滤波器的阻抗模型作为逆变器模型基础，分析滤波器参数对谐振频率的影响，但并未考虑逆变器控制回路。

2）在逆变器建模中考虑逆变器控制回路，建立逆变器离散域模型，并分析数字控制及载波的非同步对谐波交互的影响，但建模中忽略逆变器之间的线路阻抗。

3）对逆变器进行精细化建模，在交互分析中考虑逆变器死区效应、开关器件非理想的非线性因素以及逆变器间线路阻抗，但均以一种简单的逆变器并联结构进行分析。

实际微电网微源位置具有随机性，呈现复杂并联结构，在PCC点处看入并联逆变器侧时，其并联架构与数据结构中堆栈型和树型结构类似，且呈现一定规律，因此分析不同结构下的交互作用具有实际意义。

主要创新点

1）建立引入电网电压前馈的PQ控制逆变器的阻抗模型，分析网侧阻抗对并网电流的谐振频率的影响。

2）详细分析多台逆变器堆栈型和二叉树型结构的网络阻抗。堆栈型结构阻抗的倒数随着并联数递增构成等差数列；二叉树型结构阻抗呈现纯阻性时存在最值，并推导出其表达式。

3）在2种典型结构下谐波源分别在网侧和逆变器侧时，建立谐波源到并网电流和逆变器间线路阻抗电流的传递函数，分析各支路电流与谐波源的交互作用。

解决的问题及意义

本文建立包含电网电压前馈的PQ控制逆变器输出阻抗模型，分析网侧阻抗对单台逆变器谐振频率的影响；对堆栈型和二叉树型2种典型结构的阻抗计算式进行详细推导，得到不同位置谐波源到各支路电流的传递函数，通过传递函数波特图分析各支路电流的谐振频率。

后续研究

下一步针对微电网孤岛模式下不同控制方法的逆变器间交互作用进行研究。

主要图表