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[储能]

储能系统中谐振抑制与暂态功率

支撑策略研究

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文/张恒，程龙

1.信息产业电子第十一设计研究院科技工程股份有限公司；2.西安智新检测技术有限公司

随着国家能源政策的支持和科技的不断进步，可再生能源在电网中所占比例显著增

加，储能技术成为促进新能源消纳的关键技术之一。在储能系统中LCL型滤波器存在谐振

问题以及电网故障状态下的暂态功率补偿问题。由于LCL滤波器的固有谐振特性，其在实

际应用中易受开关噪声和低频滤波影响，引起系统稳定性下降、电能质量降低、设备损耗

增加以及维护成本上升等问题。分析了有源阻尼和无源阻尼控制算法，并提出V/F控制模

式下的虚拟阻抗控制策略，通过消耗高频谐波能量来有效抑制谐振。针对直流系统发生交

流故障时的暂态功率支撑问题，提出一种基于电网阻抗匹配的暂态功率支撑算法，并通过

在RT-LAB软件平台上搭建仿真模型，验证了该算法能够在DC/AC变换器容量和限流条件

下，实现最佳的暂态功率支撑效果，并有效控制并网点电压抬升。

随着分布式新能源接入电网数量的增加，越来产生严重的影响。在应对此类挑战的过程中，学术

越多的电力电子变流设备投入运行，逐渐导致谐波界已经提出多种解决方案。例如，文献[5]借助拉格

[1]

增多，进而产生谐波污染。此外，分布式电源之朗日改进算法，可以使得并网点电压处，正序和负

间功率分配不均，电网线路阻抗存在差异导致功率序两者电压的差值最大，但是用的理想电压源代替

分配不均，同时当交流系统发生故障时，其暂态功的直流侧，忽略了直流配电系统内部控制作用的影

率会发生大幅度变化，影响系统的稳定性。响。文献[6]为了解决传统下垂控制的依赖性问题，

目前，学者们已在谐振抑制方面进行了大量研通过算法改进了其下垂控制策略，削弱依赖性的，

究。文献[2]对系统建模与谐波做出交互分析，进同时也有效降低了频率和电压误差。文献[7]对短路

而建立了电网阻抗影响下的PCS多机并联的数学模故障的暂态特性进行研究，对比分析其对直流和交

型，并给出系统设计指南。文献[3]针对逆变器并网流系统各自的影响和作用，在不同电压等级下分析

时系统运行不稳定问题，提出一种基于有源阻尼装短路故障时的暂态特性，但未分析故障阶段各电流

置的自适应电阻控制算法，不仅能使系统保持稳定回路过程。

运行，又能降低谐波电流的有效值。针对系统谐振基于上述分析，尽管现有研究在谐振抑制方面

问题，文献[4]介绍一种基于虚拟阻抗的有源阻尼抑取得一定的进展，但多数研究在模拟直流配电系统

制方法，使系统运行更易保持稳定，参数设计更加时采用理想化的电压源模型，忽略了直流系统内部

简单明了。协调控制对于交流侧故障响应的重要性。本文以分

在电力系统中，交流电网的故障事件会触发暂布式新能源接入电网为研究背景，首先研究了LCL

态功率的剧烈波动，这些波动可能对系统的稳定性滤波器的固有谐振特性及其对电力系统稳定性的影

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响。由于电网线路阻抗的差异，导致功率分配不（2）有源阻尼控制算法

均，进一步加剧谐振问题。在此基础上，分析直流