考慮電網(wǎng)不對(duì)稱及諧波的并網(wǎng)逆變系統(tǒng)控制技術(shù)研究.pdf

1、作為解決全球范圍內(nèi)能源緊缺與環(huán)境日益惡化的有效途徑，分布式可再生能源并網(wǎng)逆變技術(shù)獲得廣泛關(guān)注。在實(shí)際公共電網(wǎng)中，普遍存在諧波與不對(duì)稱等問題，導(dǎo)致并網(wǎng)逆變系統(tǒng)的輸出電流波形質(zhì)量下降，進(jìn)而會(huì)向公共電網(wǎng)注入諧波干擾甚至進(jìn)一步加劇電網(wǎng)的不對(duì)稱。隨著接入公共電網(wǎng)的并網(wǎng)逆變系統(tǒng)的規(guī)模不斷增大，上述影響將越發(fā)顯著。因此，并網(wǎng)逆變系統(tǒng)在接入具有非理想特性的公共電網(wǎng)時(shí)如何實(shí)現(xiàn)高性能并網(wǎng)電流的波形控制，進(jìn)而降低對(duì)公共電網(wǎng)的影響成為當(dāng)前熱門的研究課題。本文通

2、過提出新型鎖相環(huán)技術(shù)以及先進(jìn)的并網(wǎng)電流控制策略，以期實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，在推進(jìn)可再生能源并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的規(guī)?；梅矫嫣峁┘夹g(shù)支撐。
　　首先，本文建立了理想電網(wǎng)電壓條件下以及考慮包含低次諧波和電網(wǎng)不對(duì)稱兩種非理想條件下的三相并網(wǎng)逆變系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型。根據(jù)疊加定理，將低次諧波與負(fù)序分量看作擾動(dòng)分量，因此濾除諧波分量與單獨(dú)控制正負(fù)序分量即為系統(tǒng)需要達(dá)到的控制目標(biāo)。分析了上述非理想電網(wǎng)條件對(duì)傳統(tǒng)三相增強(qiáng)型鎖相環(huán)(3-phase Enhanced

3、 Phase Locked Loop-3EPLL)與基于矢量控制技術(shù)的電流控制策略的影響并進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。證明了無論是傳統(tǒng)鎖相環(huán)以及電流控制策略均無法在兩種非理想情況下達(dá)到預(yù)期目標(biāo)的結(jié)論。以上分析，為之后提出高性能的控制策略打下了理論基礎(chǔ)。
　　其次，根據(jù)傳統(tǒng)3EPLL存在的問題，本文提出一種基于信號(hào)延時(shí)相消(Delayed-Signal Cancellation-DSC)的兩相靜止坐標(biāo)系下三相增強(qiáng)型鎖相環(huán)，利用成本函數(shù)與梯度下降

4、法，得到鎖相環(huán)各部分的微分方程，根據(jù)微分方程設(shè)計(jì)整體結(jié)構(gòu)框圖，給出穩(wěn)定性分析與參數(shù)設(shè)計(jì)方法。進(jìn)一步，為了消除網(wǎng)側(cè)不對(duì)稱，諧波以及直流偏移對(duì)鎖相環(huán)性能的影響，在所提出的新型鎖相環(huán)中加入DSC模塊，并給出了詳細(xì)的原理分析與設(shè)計(jì)過程。所提出的鎖相環(huán)與傳統(tǒng)3EPLL相比，在減少了計(jì)算量的同時(shí)，還具有能夠消除上述非理想特性對(duì)鎖相性能的影響等優(yōu)點(diǎn)。在MATLAB/SIMULINK軟件下對(duì)所提出的鎖相環(huán)進(jìn)行了詳細(xì)的仿真研究，驗(yàn)證了上述分析，并且所提出

5、的鎖相環(huán)具有良好的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。
　　再次，本文提出了基于Goertzel濾波器的雙旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的并網(wǎng)電流矢量控制策略，同時(shí)消除公共電網(wǎng)諧波與電網(wǎng)不對(duì)稱對(duì)并網(wǎng)電流的影響。分析了基于1/4電網(wǎng)周期延遲解耦+雙旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下PI控制器的電流控制策略消除電網(wǎng)負(fù)序分量的原理以及電網(wǎng)低次諧波對(duì)其影響。結(jié)果表明，正負(fù)序電流分量上只含有4n次周期擾動(dòng)。利用該特性，在正負(fù)坐標(biāo)系的PI控制器之前均加入Goertzel濾波器，通過合理選擇其濾波系數(shù)，消除電

6、網(wǎng)諧波對(duì)并網(wǎng)電流的影響。在MATLAB/SIMULINK軟件環(huán)境下搭建了仿真模型，并進(jìn)行了詳細(xì)的仿真研究。
　　最后，搭建了基于DSP TMS320F28335控制核心的三相并網(wǎng)系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，對(duì)逆變器系統(tǒng)軟硬件進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計(jì)，給出了相關(guān)的硬件電路及關(guān)鍵元器件的選取原則，編寫了相應(yīng)的軟件程序并給出了詳細(xì)的軟件流程。在上述實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的基礎(chǔ)上，對(duì)所提出的鎖相環(huán)算法和并網(wǎng)電流控制策略在非理想電網(wǎng)條件下進(jìn)行了詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，