微電網(wǎng)變換器可編程虛擬無源網(wǎng)絡(luò)原理及分析

3 仿真研究
下面分兩種情況對卜述方案可行性進(jìn)行仿真研究。首先評估電網(wǎng)電壓含5次諧波情況下變換器輸出電流的波形質(zhì)量。設(shè)80 ms時(shí)變換器輸出側(cè)電壓出現(xiàn)5次諧波，如圖7a所示。可見，與理論分析一致，由于傳統(tǒng)控制方案在5次諧波(250 Hz)處系統(tǒng)幅頻特性不為零，導(dǎo)致輸出側(cè)電壓中5次諧波通過系統(tǒng)閉環(huán)控制反映在輸出側(cè)，因此變換器輸出電流中含有5次諧波。而采用PVPN方案時(shí)，由于虛擬阻抗網(wǎng)絡(luò)的濾波作用，5次諧波被完全抑制，變換器輸出電流中不含有5次諧波，實(shí)現(xiàn)了變換器預(yù)期的運(yùn)行要求。

圖7a是對電網(wǎng)電壓含5次諧波情況下的控制方案進(jìn)行評估，在實(shí)際應(yīng)用中，變換器參考電流中同樣可能存在低頻諧波。由于并網(wǎng)電流頻率和相位由鎖相環(huán)輸出決定，鎖相環(huán)誤差不可避免地會影響電流參考，導(dǎo)致參考電流中出現(xiàn)低頻諧波。為了驗(yàn)證所提方案的有效性，在變換器參考電流中加入5次諧波，其仿真結(jié)果如圖7b所示?？梢?，與理論分析一致，參考電流中含有諧波時(shí)，傳統(tǒng)控制方案在5次諧波(250 Hz)處系統(tǒng)幅頻特性不為零，導(dǎo)致參考電流中的5次諧波通過系統(tǒng)閉環(huán)控制反映在輸出側(cè)，因此變換器輸出電流中含有5次喈波。而采用PVPN方案時(shí)，由于虛擬阻抗網(wǎng)絡(luò)的濾波作用，5次諧波被完全抑制，變換器輸出電流中不含有5次諧波，實(shí)現(xiàn)了變換器預(yù)期的運(yùn)行要求。
值得注意，上述仿真只針對5次諧波進(jìn)行研究。實(shí)際應(yīng)用中，還可根據(jù)變換器運(yùn)行要求在線實(shí)時(shí)加入其他無源阻抗網(wǎng)絡(luò)，此外，當(dāng)系統(tǒng)頻率變化時(shí)，可通過鎖相環(huán)實(shí)時(shí)更新無源阻抗網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，保證濾波器特征頻率跟隨系統(tǒng)頻率變化實(shí)時(shí)更新，實(shí)現(xiàn)虛擬阻抗網(wǎng)絡(luò)在線可編程。

4 結(jié)論
提出一種可編程虛擬無源網(wǎng)絡(luò)概念，通過變換器反饋控制實(shí)現(xiàn)無源阻抗網(wǎng)絡(luò)特性，根據(jù)變換器運(yùn)行要求實(shí)現(xiàn)虛擬無源網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)在線實(shí)時(shí)編程，提高了微電網(wǎng)變換器系統(tǒng)性能。下一步工作將針對孤島運(yùn)行情況下變換器的可編程虛擬無源網(wǎng)絡(luò)控制進(jìn)行研究。