電網(wǎng)不平衡時并網(wǎng)變流器不同約束條件下控制問題分析.pdf

1、20世紀(jì)以來，世界能源格局發(fā)生了深刻變化，傳統(tǒng)的化石能源已給人類帶來全球氣候變暖、空氣污染和資源短缺等環(huán)境問題，人們正在尋找相應(yīng)的能源來代替化石能源，風(fēng)能、太陽能、地?zé)崮堋⒊毕?、核能等新能源得到了人們的關(guān)注。在新能源的利用中，需要把新型能源轉(zhuǎn)換為電能從而方便人們使用，三相電壓型脈寬調(diào)制變流器作為電能變換的核心，被廣泛用于如靜止無功補(bǔ)償、有源電力濾波、統(tǒng)一潮流控制、高壓直流輸電、太陽能、風(fēng)能并網(wǎng)發(fā)電等各個領(lǐng)域。影響并網(wǎng)發(fā)電質(zhì)量的主要因素

2、之一是并網(wǎng)控制系統(tǒng)的性能，尤其是在三相電網(wǎng)電壓不平衡時，或者三相電網(wǎng)電壓受到外界因素干擾時，并網(wǎng)控制系統(tǒng)不能很好地輸出三相正弦電流，并網(wǎng)電流會出現(xiàn)低頻諧波分量，導(dǎo)致電網(wǎng)電壓的畸變程度增加，嚴(yán)重時會對并網(wǎng)設(shè)備及其他負(fù)載造成損傷，因此研究電網(wǎng)電壓不平衡下并網(wǎng)變流器的并網(wǎng)控制策略很有必要。
　　本文一方面從鎖相環(huán)方法出發(fā)，在介紹了電網(wǎng)電壓不平衡下現(xiàn)行的主要鎖相環(huán)方法的基礎(chǔ)上，重點講解了本文提出的電網(wǎng)電壓信號的檢測方法，該方法通過三相電網(wǎng)

3、電壓以及三相電網(wǎng)電壓的微分量來構(gòu)造線性方程組，通過解算對應(yīng)的方程組，不僅可以得到不平衡電網(wǎng)電壓中的正、負(fù)序基波分量的幅值與相位信息，也可得到不平衡電網(wǎng)電壓中的諧波分量的幅值與相位信息。由于微分運算會對結(jié)果造成比較大的誤差，于是采用了交流遺忘積分算法對分離信號濾波，得到較為平滑的電網(wǎng)電壓正負(fù)序量，使控制系統(tǒng)具備了良好的性能。
　　本文另一方面從并網(wǎng)電流控制策略出發(fā)，首先給出三相不平衡電網(wǎng)下的并網(wǎng)變流器的數(shù)學(xué)模型，接著介紹了并網(wǎng)變流器

4、和電網(wǎng)之間有功功率和無功功率的流動形式，在此基礎(chǔ)上提出了不平衡電網(wǎng)電壓下的并網(wǎng)電流控制策略，該策略主要從不同的控制目標(biāo)出發(fā)得到不同的控制結(jié)果，并相應(yīng)地設(shè)計了控制方法，在基于正、負(fù)同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下分別以“抑制負(fù)序電流”、“抑制母線電壓波動”、“抑制有功、無功功率波動”三種控制目標(biāo)進(jìn)行情況?？紤]所使用功率管電流的限幅值，本文重點分析電網(wǎng)不平衡對變流器帶載能力的影響，并提出了三相并網(wǎng)變流器的優(yōu)化控制策略，以變流器的有功功率波動為最小為控制目標(biāo)

5、。
　　在實驗室搭建了一臺lkW的實驗樣機(jī)，給出了相應(yīng)的硬件電路以及軟件程序的設(shè)計，對每一章中相應(yīng)的理論問題都進(jìn)行了相關(guān)的實驗驗證，包括:理想電網(wǎng)電壓下變流器的并網(wǎng)實驗、不平衡電網(wǎng)電壓下本文提出的鎖相環(huán)實驗、不平衡電網(wǎng)電壓下三種控制策略的實驗與對比、變流器的優(yōu)化控制實驗。最終，結(jié)合本文提出的鎖相環(huán)方法、并網(wǎng)電流控制策略以及并網(wǎng)變流器系統(tǒng)的總體設(shè)計方案，通過實驗驗證了:在三相不平衡電網(wǎng)電壓下，本文提出的鎖相環(huán)可以較好地鎖定電網(wǎng)電壓的