目前，光储场站中并网逆变器多采用基于锁相环的跟网型控制并入交流电网。然而，在弱电网下，跟网型逆变器多机系统与电网阻抗易发生耦合，导致严重的振荡失稳现象，小干扰失稳风险较大。已有研究表明：在跟网型光储场站中改造或增加构网控制型单元，可以降低由锁相环导致的振荡失稳风险，提升系统稳定运行能力。然而，改造时若仅考虑构网型逆变器的容量，所得到的结果将较为保守，往往需要改造更多台数，成本高。本文揭示构网逆变器滤波电感对稳定性的关键作用，提出配比 + 滤波电感参数协同设计方法，在更少改造台数条件下，满足弱电网下光储电站稳定裕度要求。

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构网逆变器致稳机理：台数与滤波电感双重影响

对构网型逆变器进行建模，其可以等效为一理想电压源串联输出阻抗的形式。当其与场站中跟网型逆变器并联后，根据戴维南定理，此时等效电网阻抗等于实际电网阻抗与构网型逆变器输出阻抗的并联，如图1所示。

图1 改造后的光伏场站阻抗模型

由于等效电网阻抗小于实际电网阻抗，并联构网型逆变器后相当于减小了电网阻抗的大小，变向提高了电网强度。而构网型逆变器输出阻抗受工况以及控制参数的影响较小，主要由LC滤波参数决定，如图2所示，构网型逆变器输出阻抗曲线与其LC滤波器阻抗曲线基本一致。因此，等效后电网阻抗大小主要与所并联的构网型逆变器台数以及构网逆变器LC滤波器参数有关。LC滤波器中电感大小主要影响输出阻抗低频段幅值和相位，电容大小主要影响高频段幅值和相位，逆变器与电网阻抗的交截频率主要在中低频段。因此，选择构网改造的两个关键设计变量为：所改造构网型逆变器的台数以及其滤波电感L_f的大小。

图2 构网型逆变器扫频结果与 LC 滤波器输出阻抗对比

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配比与滤波参数协同优化设计流程

为使改造后场站可以在弱电网条件下稳定运行，设计目标的选取为：在弱电网下，跟网型场站等效阻抗与等效电网阻抗交截处的相位裕度不低于30°。此外，在调节滤波电感L_f时为了保证构网型逆变器的正常运行，需要对L_f的大小进行限定：依据纹波、压降、器件额定值和控制实现条件要求确定工程可行的上下限。具体计算时，先输入场站逆变器总台数和电网阻抗，得到全跟网场站的等效输出阻抗；再从较小的构网改造台数开始，在电感允许范围内逐点遍历，计算每组参数对应的相位裕度。若裕度未达标，优先在工程边界内减小滤波电感；当电感已达到下限仍不能满足目标时，再增加构网改造台数并继续搜索。最终形成“构网台数-滤波电感”的可行参数域，并将候选点代入包含控制器和频率耦合的详细模型进行校核。这样既能把改造量控制在合理范围内，也能使系统在弱电网下可以稳定运行。

图3 跟网/构网型逆变器配比优化流程图

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算例仿真验证

以16台逆变器组成的光储场站为例，当电网短路比（SCR）为1.1时，全部采用跟网控制的系统发生振荡失稳。若只按“增加构网容量”的传统思路配置，数值仿真显示至少需要改造3台构网型逆变器才能实现稳定。采用本文的配比-参数协同方法后，在构网改造台数为2台、占比12.5%的条件下，选取滤波电感0.2 mH，系统相位裕度达到30°以上，仿真显示场站能够稳定运行，如图4所示。

图4 改造2台构网，L_f=0.2 mH时系统仿真波形

图5给出了构网台数与滤波电感的二维可选区域，以相位裕度大于30°为标准，则优化后的参数应在图中绿色区域内选取。

图5 构网型逆变器台数、滤波电感及系统相位裕度的关系

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总结与展望

本文主要说明了：构网型逆变器通过降低等效电网阻抗，实质上增强了弱电网强度；构网改造不能只看台数或容量，滤波电感是影响输出阻抗和稳定裕度的重要自由度；在满足滤波器工程约束的前提下，优化电感参数，再决定是否增加构网台数，有助于减少改造工作量并提高方案经济性。由此形成的多自由度配置思路，可为弱电网光储电站的规划、逆变器改造和稳定校核提供参考。后续还需进一步考虑多机之间的耦合作用，完善含耦合的阻抗模型，并在多运行工况、谐波约束和暂态支撑要求下开展鲁棒优化，使配置结果更接近实际场站的全工况需求。

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