蓄電池并網(wǎng)放電系統(tǒng)關鍵技術研究.pdf

1、蓄電池放電試驗是檢測蓄電池容量、處理極板活性物質(zhì)凝結以及防止蓄電池早期失效的一種必要手段，目前主要的放電方法有：電阻耗能式放電和并網(wǎng)放電。由于并網(wǎng)放電方式既能實現(xiàn)蓄電池的恒流放電，又能將釋放出的電能“無污染”地回饋電網(wǎng)，因此得到了廣泛應用。并網(wǎng)逆變器作為蓄電池并網(wǎng)放電系統(tǒng)與電網(wǎng)的接口，其控制性能直接影響放電系統(tǒng)輸出的電能質(zhì)量。為此本文以兩級式三相并網(wǎng)放電系統(tǒng)的后級并網(wǎng)逆變器為研究對象，對其電流控制技術進行了從理論到實踐、從仿真到實驗的全

2、面、系統(tǒng)深入的研究。
　　數(shù)字控制以其諸多優(yōu)點正逐步取代模擬控制，然而模擬控制方法在數(shù)字化實現(xiàn)時的控制效果卻不如模擬控制，限制了并網(wǎng)逆變器控制性能的提高。為此，在建立三相電壓型并網(wǎng)逆變器數(shù)學模型的基礎上，定量分析采樣環(huán)節(jié)、零階保持環(huán)節(jié)和滯后一拍控制的依次加入對電流環(huán)穩(wěn)定性和動態(tài)性能的影響。結果表明采樣環(huán)節(jié)不影響電流環(huán)的穩(wěn)定性；加入零階保持環(huán)節(jié)使電流環(huán)產(chǎn)生相位滯后，導致電流環(huán)穩(wěn)定性明顯降低；加入滯后一拍控制雖能解決控制延時帶來的逆變

3、器最大占空比受限問題，卻導致電流環(huán)特征方程階數(shù)升高，加深了電流環(huán)的相位滯后，使其穩(wěn)定性大幅降低。在相同控制參數(shù)情況下，只加入采樣環(huán)節(jié)時電流環(huán)的動態(tài)性能最好，隨著零階保持環(huán)節(jié)和滯后一拍控制的加入，電流環(huán)階躍響應的超調(diào)量和調(diào)整時間都增大，致使其動態(tài)性能變差。
　　預測電流控制因其具有超前一拍控制特性，可用于消除離散化過程中控制延時造成的不利影響，但這種方法是一種基于被控對象精確數(shù)學模型的控制算法，對并網(wǎng)逆變器電感參數(shù)失配比較敏感。當傳

4、統(tǒng)預測電流控制算法的電流誤差控制目標不同時，利用勞斯穩(wěn)定判據(jù)確定閉環(huán)脈沖傳遞函數(shù)中電感參數(shù)失配度與線性預測系數(shù)之間的關系，揭示傳統(tǒng)預測電流控制算法對電感參數(shù)失配比較敏感的原因。通過對電流誤差控制目標的修改和對逆變器理想輸出電壓的線性預測，提出一種改進型預測電流控制算法，即使在電感參數(shù)發(fā)生較大變化時，仍能保持系統(tǒng)穩(wěn)定，使輸出電流跟隨給定。通過仿真與實驗對所提算法的有效性進行了驗證。
　　為了減小死區(qū)效應造成的不利影響，需要對死區(qū)效應

5、進行有效補償。在分析逆變器死區(qū)效應及其對輸出電壓影響的基礎上，提出一種基于擾動觀測器（Disturbance Observer，DOB）的死區(qū)效應補償方法。該方法無需檢測電流極性，把擾動觀測器嵌入到兩相同步旋轉（dq）坐標系下的電流環(huán)中，將死區(qū)時間、開關管通斷時間和通態(tài)壓降等因素引起的死區(qū)電壓誤差視為系統(tǒng)擾動，利用擾動觀測器對其進行在線估算，然后將估算值作為補償信號反饋到輸入端進行電壓誤差補償。這種方法能夠有效降低輸出電流的低次諧波含量

6、和總諧波畸變率（Total Harmonic Distortion，THD），且對各種擾動的穩(wěn)態(tài)誤差小，明顯改善了并網(wǎng)電流質(zhì)量。同時，該方法可利用DSP實現(xiàn)在線補償，增強了該方法的工程實用性和可靠性。
　　針對三相電壓型并網(wǎng)逆變器dq坐標系下存在電流耦合問題，提出一種基于擾動觀測器的偏差解耦控制（Deviation Decoupling Control，DDC）方法。將系統(tǒng)參數(shù)變化和電流耦合引起的電壓誤差視為系統(tǒng)擾動，利用擾動觀測