并網(wǎng)逆變器系統(tǒng)中的重復(fù)控制技術(shù)及其應(yīng)用研究.pdf

1、基于太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮艿榷喾N可再生能源的分布式發(fā)電系統(tǒng)(distributedpowergenerationsystem)已經(jīng)成為近年來世界各國的關(guān)注重點(diǎn)。而并網(wǎng)逆變器作為將分布式發(fā)電系統(tǒng)中的電能傳遞給公共電網(wǎng)的重要電力電子設(shè)備，其輸出功率的品質(zhì)受到了大量的研究。重復(fù)控制技術(shù)基于內(nèi)模原理，能夠在交流系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)極低的穩(wěn)態(tài)跟蹤誤差和總諧波失真THD(totalharmonicdistortion)，因此在逆變器系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。然而

2、在實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)合中，重復(fù)控制技術(shù)還存在著很多需要解決的問題。本文針對(duì)并網(wǎng)逆變器系統(tǒng)中的重復(fù)控制技術(shù)，及其在實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)合中的關(guān)鍵問題進(jìn)行了研究，主要包含了以下內(nèi)容:
　　 分布式發(fā)電系統(tǒng)中的電網(wǎng)頻率存在明顯的波動(dòng)，而數(shù)字控制中延時(shí)環(huán)節(jié)的延時(shí)時(shí)間通常為系統(tǒng)采樣周期的整數(shù)倍。此時(shí)重復(fù)控制的內(nèi)模將偏離由實(shí)際電網(wǎng)頻率決定的理想內(nèi)模，其諧振頻率也將偏離實(shí)際電網(wǎng)的基波和諧波頻率，導(dǎo)致系統(tǒng)性能的顯著降低。針對(duì)這一問題，本文提出了一種具有頻率適應(yīng)性

3、的新型重復(fù)控制方法。該方法采用了一個(gè)新型有限沖擊響應(yīng)FIR(finiteimpulseresponse)數(shù)字濾波器，該FIR濾波器能夠使其內(nèi)模逼近于系統(tǒng)采樣頻率與電網(wǎng)頻率比值為任意值的內(nèi)模。當(dāng)電網(wǎng)頻率變化時(shí)，該重復(fù)控制方法通過在線快速調(diào)整此FIR濾波器的參數(shù)，能夠使其重復(fù)控制環(huán)節(jié)保持逼近于理想重復(fù)控制。基于對(duì)電壓源型三相三線制并網(wǎng)逆變器的建模，本文對(duì)該新型FIR濾波器的原理和新型重復(fù)控制方法的性能進(jìn)行了研究，驗(yàn)證了該方法在不同場(chǎng)合下均能

4、提高并網(wǎng)逆變器系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)跟蹤性能和諧波抑制能力，實(shí)現(xiàn)了重復(fù)控制技術(shù)對(duì)電網(wǎng)頻率變化的適應(yīng)能力。同時(shí)，還對(duì)三相系統(tǒng)下的鎖相環(huán)PLL(phase-lockloop)技術(shù)進(jìn)行了研究，并設(shè)計(jì)了一個(gè)適用于新型重復(fù)控制方法的、具有高精度的PLL模塊。
　　 分布式發(fā)電系統(tǒng)中的可再生能源具有明顯的間歇性，為了保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，分布式發(fā)電系統(tǒng)需要具有一定的動(dòng)態(tài)性能。并網(wǎng)逆變器系統(tǒng)中的重復(fù)控制技術(shù)，其延時(shí)環(huán)節(jié)的延時(shí)時(shí)間為一個(gè)電網(wǎng)基波周期，因此其動(dòng)態(tài)

5、性能較差。為此，本文提出了一種具有快速動(dòng)態(tài)性能的改進(jìn)型重復(fù)控制方法。該方法將以六分之一電網(wǎng)基波周期為延時(shí)時(shí)間的短延時(shí)環(huán)節(jié)，分別應(yīng)用于了正向和反向的同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系，實(shí)現(xiàn)了優(yōu)秀的動(dòng)態(tài)性能以及對(duì)6n±1（n=±1，±2，±3…）次諧波的抑制。本文還將該重復(fù)控制以插入式的形式，與傳統(tǒng)控制進(jìn)行了結(jié)合，以提高該方法的綜合性能;并研究了一個(gè)基于線性插值法的、能夠適應(yīng)快速動(dòng)態(tài)特性的簡化輔助函數(shù)，以提高該方法在頻率比值為非整數(shù)情況下的性能。研究表明，該改

6、進(jìn)型重復(fù)控制方法，能夠使系統(tǒng)同時(shí)實(shí)現(xiàn)快速的動(dòng)態(tài)性能，以及極低的動(dòng)靜態(tài)跟蹤誤差和THD。
　　 本文研究的并網(wǎng)逆變器系統(tǒng)均基于LCL濾波器，系統(tǒng)中存在一個(gè)阻尼系數(shù)極低的諧振尖峰。傳統(tǒng)的諧振阻尼技術(shù)中，電阻阻尼技術(shù)會(huì)增加額外的功率損耗，有源阻尼技術(shù)則會(huì)增加系統(tǒng)的硬件成本和設(shè)計(jì)成本。本文提出了一種單電流反饋的新型諧振阻尼控制策略，其采用了入網(wǎng)電流兩次微分的反饋方法，所需的信號(hào)為并網(wǎng)逆變器系統(tǒng)控制必需的采樣信號(hào)，因此沒有增加原系統(tǒng)任何的