三相LCL型并網(wǎng)逆變器中電網(wǎng)電壓引起的諧波和不平衡電流抑制研究.pdf

1、作為基于可再生能源的分布式發(fā)電系統(tǒng)(Renewable Energy based Distributed Power Generation System，RE-DPGS)與電網(wǎng)的能量變換接口，并網(wǎng)逆變器的作用十分重要。實際電網(wǎng)中含有背景諧波和不平衡分量，導(dǎo)致并網(wǎng)逆變器的并網(wǎng)電流中也產(chǎn)生諧波和不平衡分量，影響RE-DPGS的安全、穩(wěn)定和高質(zhì)量運行。因此，并網(wǎng)電流的諧波和不平衡分量抑制具有重要意義。本文針對廣泛應(yīng)用的三相LCL型并網(wǎng)逆變器，

2、研究電網(wǎng)電壓引起的并網(wǎng)電流諧波和不平衡分量的抑制方法。
　　本文研究內(nèi)容主要如下：
　　本文首先推導(dǎo)三相LCL型并網(wǎng)逆變器在靜止α-β坐標系和同步旋轉(zhuǎn)d-q坐標系下控制的開關(guān)平均模型。在此基礎(chǔ)上，分析電網(wǎng)電壓對并網(wǎng)電流的影響機理，指出電網(wǎng)電壓從并網(wǎng)電流擾動分量和指令值給定誤差兩方面對并網(wǎng)逆變器的并網(wǎng)電流產(chǎn)生影響，這為后續(xù)并網(wǎng)電流諧波及不平衡分量的抑制方法打下基礎(chǔ)。
　　為了抑制電網(wǎng)電壓引起的逆變器并網(wǎng)電流擾動分量，本文

3、提出靜止α-β坐標系、同步旋轉(zhuǎn)d-q坐標系和混合坐標系下控制的三相LCL型并網(wǎng)逆變器的電網(wǎng)電壓全前饋策略，并對三相LCL型并網(wǎng)逆變器電網(wǎng)電壓全前饋函數(shù)中三項(比例項、一次微分項和二次微分項)的作用進行分析，闡明電網(wǎng)電壓全前饋的物理意義。結(jié)合工程實際，分析LCL濾波器參數(shù)變化對電網(wǎng)電壓全前饋策略效果的影響，并將得到的三相LCL型并網(wǎng)逆變器電網(wǎng)電壓全前饋策略與三相L型并網(wǎng)逆變器電網(wǎng)電壓前饋策略對比，指出當LCL型并網(wǎng)逆變器的輸出濾波電容Cf

4、為零時，LCL型并網(wǎng)逆變器的電網(wǎng)電壓全前饋函數(shù)轉(zhuǎn)化為L型逆變器的電網(wǎng)電壓前饋函數(shù)。搭建20kW三相LCL型并網(wǎng)逆變器實驗平臺，通過實驗驗證理論分析的正確性和所提出的電網(wǎng)電壓全前饋策略的有效性。
　　為了抑制電網(wǎng)電壓引起的逆變器并網(wǎng)電流指令值給定誤差，本文采用復(fù)矢量濾波器概念，對并網(wǎng)逆變器中基于前置濾波器的同步鎖相系統(tǒng)進行分析。根據(jù)前置濾波器的復(fù)矢量傳遞函數(shù)將其分為一階、二階和多模塊高階復(fù)矢量濾波器，并以一階復(fù)矢量濾波器為基礎(chǔ)，推導(dǎo)

5、二階和多模塊高階復(fù)矢量濾波器及其標量傳遞函數(shù)實現(xiàn)形式，指出一階和二階復(fù)矢量濾波器是多模塊高階復(fù)矢量濾波器的一種特殊情況。在此基礎(chǔ)上，針對傳統(tǒng)二階復(fù)矢量濾波器動態(tài)性能的局限性，提出具有更好動態(tài)性能的通用二階復(fù)矢量前置濾波器，以實現(xiàn)突發(fā)的電網(wǎng)不對稱故障情況下電網(wǎng)電壓基波正序和負序分量的快速準確檢測。為了更好地抑制電網(wǎng)電壓諧波分量，本文還提出一種三階復(fù)矢量濾波器。最后，通過仿真和實驗結(jié)果，驗證上述理論分析的正確性和所提出的兩種復(fù)矢量前置濾波器

6、的有效性。
　　針對電網(wǎng)內(nèi)阻抗較大的弱電網(wǎng)情況，負荷和發(fā)電單元的接入對電網(wǎng)影響相對明顯，本文以靜止α-β坐標系下控制的三相LCL型并網(wǎng)逆變器為例，對并網(wǎng)逆變器輸出阻抗特性和電網(wǎng)電壓全前饋策略對并網(wǎng)逆變器輸出阻抗的影響進行分析。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)基于阻抗的并網(wǎng)逆變器穩(wěn)定性判據(jù)，對加入電網(wǎng)電壓全前饋前后的并網(wǎng)逆變器的穩(wěn)定性問題進行分析，指出加入電網(wǎng)電壓全前饋后，并網(wǎng)逆變器的輸出阻抗負相移增大，在弱電網(wǎng)下可能無法穩(wěn)定工作。為此，提出電網(wǎng)電