非理想電網(wǎng)條件下的光伏并網(wǎng)逆變器的控制技術(shù)研究

【摘要】：電壓型PWM變換器(VSC, Voltage Source Converter)由于其交流側(cè)電流的正弦性、輸入輸出濾波器小、能量可雙向流動、交流側(cè)有功功功率和無功功率可分別進(jìn)行控制等優(yōu)點，得到了越來越廣泛的應(yīng)用。LCL型濾波器由于其相對L型濾波器對交流側(cè)電流中的高頻諧波有更強(qiáng)的抑制能力，因此也越來越多的被用于VSC變換器中。為了抑制LCL濾波器自身的諧振問題，本文采用加入電容電流內(nèi)環(huán)用于增加系統(tǒng)阻尼的有源阻尼法。 針對電網(wǎng)電壓在含有諧波的情況下造成并網(wǎng)逆變器并網(wǎng)電流畸變的問題,本文主要采用了兩種控制方法：一種是在三相靜止坐標(biāo)系下采用比例諧振(Proportional Resonant-PR)和諧波補(bǔ)償(harmonic compensator-HC)調(diào)節(jié)器相結(jié)合的控制策略；另一種是在同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下采用PI調(diào)節(jié)器的電網(wǎng)電壓狀態(tài)反饋控制。 在并網(wǎng)過程中，特別是在電網(wǎng)含有諧波的條件下，為了獲得三相PWM逆變器的控制信號實現(xiàn)并網(wǎng)逆變器有功和無功的獨(dú)立控制，使電流呈正弦波并且功率因素可調(diào)，需要快速、準(zhǔn)確地得知電網(wǎng)側(cè)電壓的相角變化。本文采用的基于雙二階廣義積分器的軟件鎖相環(huán)，它不僅能在非理想電網(wǎng)中快速準(zhǔn)確地獲取電網(wǎng)電壓的相位，而且還可以抑制電網(wǎng)諧波對系統(tǒng)輸出的影響，具有良好的頻率自適應(yīng)特性，并通過大量的仿真研究驗證了這一方法的正確性。 分別建立了LCL光伏并網(wǎng)逆變器交流側(cè)三相靜止坐標(biāo)系下的等效數(shù)學(xué)模型和交流側(cè)同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的等效數(shù)學(xué)模型。依據(jù)其等效數(shù)學(xué)模型，分析了三相靜止坐標(biāo)系下的比例諧振(Proportional Resonant-PR)和諧波補(bǔ)償(harmoniccompensator-HC)調(diào)節(jié)器相結(jié)合的控制策略用于抑制電網(wǎng)電壓諧波對并網(wǎng)電流影響的合理性；同時運(yùn)用等效變換的原理詳細(xì)分析了在同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下采用比例、一階微分、二階微分三種狀態(tài)反饋控制策略的正確性，并根據(jù)電網(wǎng)含有的諧波次數(shù)的不同進(jìn)行了分類，不同的諧波次數(shù)采用不同的狀態(tài)反饋策略，最后仿真驗證了理論分析的正確性。 論文搭建了1.92kw的并網(wǎng)逆變器樣機(jī)，進(jìn)行了在非理想電網(wǎng)電壓條件同步坐標(biāo)系下，針對不同諧波次數(shù)采用相應(yīng)狀態(tài)反饋控制方案的實驗。實驗結(jié)果與仿真分析吻合，驗證了控制方案的有效性。 【關(guān)鍵詞】：電網(wǎng)電壓諧波 狀態(tài)反饋控制 雙二階廣義積分器 并網(wǎng)電流畸變 比例諧振
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號】：TM464
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-8
• 致謝8-11
• 插圖清單11-13
• 表格清單13-14
• 第一章 緒論14-18
• 1.1 課題研究背景和意義14-15
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀15-16
• 1.2.1 理想條件下 LCL-VSI 控制策略研究現(xiàn)狀15-16
• 1.2.2 非理想條件下 LCL-VSI 控制策略的研究現(xiàn)狀16
• 1.3 本文主要研究內(nèi)容16-18
• 第二章 二階廣義積分器的鎖相環(huán)技術(shù)研究18-30
• 2.1 鎖相環(huán)原理18
• 2.2 基于軟件的鎖相環(huán)技術(shù)18-29
• 2.2.1 基于乘法鑒相器的軟件鎖相環(huán)20
• 2.2.2 單同步坐標(biāo)系軟件鎖相環(huán)20
• 2.2.3 基于對稱分量法的單同步坐標(biāo)系軟件鎖相環(huán)20
• 2.2.4 基于雙同步坐標(biāo)系的解耦軟件鎖相環(huán)20
• 2.2.5 基于雙二階廣義積分器的軟件鎖相環(huán)20-29
• 2.3 本章小結(jié)29-30
• 第三章 LCL-VSI 工作原理及其數(shù)學(xué)模型30-42
• 3.1 LCL 濾波器特性分析30-33
• 3.2 LCL-VSI 數(shù)學(xué)模型分析33-41
• 3.2.1 交流側(cè)同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型34-37
• 3.2.2 交流側(cè)三相靜止坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型37-41
• 3.3 本章小結(jié)41-42
• 第四章 LCL 濾波的 PWM 逆變器控制策略研究42-55
• 4.1 三相靜止坐標(biāo)系下的控制策略43-46
• 4.1.1 PR 控制策略43-45
• 4.1.2 PR 調(diào)節(jié)器的離散化實現(xiàn)45-46
• 4.2 同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的控制策略46-53
• 4.2.1 同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的控制策略分析46-50
• 4.2.2 仿真驗證50-53
• 4.3 本章小結(jié)53-55
• 第五章 系統(tǒng)設(shè)計55-65
• 5.1 實驗平臺介紹55-57
• 5.2 并網(wǎng)逆變器同步坐標(biāo)系下的實驗57-59
• 5.3 實驗結(jié)果59-64
• 5.3.1 基于二階廣義積分器的實驗驗證59-61
• 5.3.2 同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下諧波控制策略的實驗驗證61-64
• 5.4 本章小結(jié)64-65
• 第六章 總結(jié)與展望65-67
• 6.1 總結(jié)65-66
• 6.2 展望66-67
• 參考文獻(xiàn)67-71
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文71-72

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