考慮電網(wǎng)不對稱及諧波的并網(wǎng)逆變系統(tǒng)控制技術研究.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)逆變技術獲得廣泛關注。在實際公共電網(wǎng)中，普遍存在諧波與不對稱等問題，導致并網(wǎng)逆變系統(tǒng)的輸出電流波形質(zhì)量下降，進而會向公共電網(wǎng)注入諧波干擾甚至進一步加劇電網(wǎng)的不對稱。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)時如何實現(xiàn)高性能并網(wǎng)電流的波形控制，進而降低對公共電網(wǎng)的影響成為當前熱門的研究課題。本文通

2、過提出新型鎖相環(huán)技術以及先進的并網(wǎng)電流控制策略，以期實現(xiàn)上述目標，在推進可再生能源并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的規(guī)?；梅矫嫣峁┘夹g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)不對稱兩種非理想條件下的三相并網(wǎng)逆變系統(tǒng)的數(shù)學模型。根據(jù)疊加定理，將低次諧波與負序分量看作擾動分量，因此濾除諧波分量與單獨控制正負序分量即為系統(tǒng)需要達到的控制目標。分析了上述非理想電網(wǎng)條件對傳統(tǒng)三相增強型鎖相環(huán)(3-phase Enhanced

3、 Phase Locked Loop-3EPLL)與基于矢量控制技術的電流控制策略的影響并進行了仿真驗證。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到預期目標的結論。以上分析，為之后提出高性能的控制策略打下了理論基礎。
　　其次，根據(jù)傳統(tǒng)3EPLL存在的問題，本文提出一種基于信號延時相消(Delayed-Signal Cancellation-DSC)的兩相靜止坐標系下三相增強型鎖相環(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)微分方程設計整體結構框圖，給出穩(wěn)定性分析與參數(shù)設計方法。進一步，為了消除網(wǎng)側不對稱，諧波以及直流偏移對鎖相環(huán)性能的影響，在所提出的新型鎖相環(huán)中加入DSC模塊，并給出了詳細的原理分析與設計過程。所提出的鎖相環(huán)與傳統(tǒng)3EPLL相比，在減少了計算量的同時，還具有能夠消除上述非理想特性對鎖相性能的影響等優(yōu)點。在MATLAB/SIMULINK軟件下對所提出的鎖相環(huán)進行了詳細的仿真研究，驗證了上述分析，并且所提出

5、的鎖相環(huán)具有良好的動態(tài)響應。
　　再次，本文提出了基于Goertzel濾波器的雙旋轉坐標系下的并網(wǎng)電流矢量控制策略，同時消除公共電網(wǎng)諧波與電網(wǎng)不對稱對并網(wǎng)電流的影響。分析了基于1/4電網(wǎng)周期延遲解耦+雙旋轉坐標系下PI控制器的電流控制策略消除電網(wǎng)負序分量的原理以及電網(wǎng)低次諧波對其影響。結果表明，正負序電流分量上只含有4n次周期擾動。利用該特性，在正負坐標系的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，并進行了詳細的仿真研究。
　　最后，搭建了基于DSP TMS320F28335控制核心的三相并網(wǎng)系統(tǒng)的實驗平臺，對逆變器系統(tǒng)軟硬件進行了詳細的設計，給出了相關的硬件電路及關鍵元器件的選取原則，編寫了相應的軟件程序并給出了詳細的軟件流程。在上述實驗平臺的基礎上，對所提出的鎖相環(huán)算法和并網(wǎng)電流控制策略在非理想電網(wǎng)條件下進行了詳細的實驗研究。實驗結果表明，