基于內(nèi)模原理的分布式發(fā)電系統(tǒng)網(wǎng)側(cè)變換器控制技術(shù)研究.pdf

1、目前應(yīng)用于分布式發(fā)電系統(tǒng)網(wǎng)側(cè)變換器的控制方案多為比例積分、比例諧振以及線性狀態(tài)反饋控制等常規(guī)反饋控制方案，其設(shè)計(jì)大都建立在控制對(duì)象或信號(hào)的精確建模基礎(chǔ)上，然而實(shí)際中由于系統(tǒng)參數(shù)波動(dòng)、“接口”電力電子變換器的非線性因素以及非線性負(fù)載或時(shí)變負(fù)載等不確定因素的存在，常規(guī)反饋控制方案難以對(duì)分布式發(fā)電系統(tǒng)中存在的諧波信號(hào)實(shí)現(xiàn)精確控制，也難以高效抑制系統(tǒng)擾動(dòng)。為了解決這些問題，本論文提出了基于內(nèi)模原理的分布式發(fā)電系統(tǒng)網(wǎng)側(cè)變換器控制技術(shù)，該控制技術(shù)具

2、有良好的在線迭代學(xué)習(xí)能力而且算法相對(duì)簡(jiǎn)單，能夠?qū)χ芷谛孕盘?hào)及擾動(dòng)實(shí)現(xiàn)精確的追蹤或抑制，具有優(yōu)異的穩(wěn)態(tài)追蹤精度，能夠大大改善常規(guī)反饋控制方案在穩(wěn)態(tài)控制中的不足。本論文針對(duì)該控制技術(shù)在分布式發(fā)電系統(tǒng)中的關(guān)鍵問題進(jìn)行了研究，主要包含以下內(nèi)容:
　　1)為了保證并網(wǎng)型分布式發(fā)電系統(tǒng)輸出“純凈”的基波有功電流，同時(shí)對(duì)周邊非線性負(fù)載造成的諧波電流進(jìn)行補(bǔ)償，要求其網(wǎng)側(cè)變換器控制系統(tǒng)能夠精確控制基波及諧波電流，根據(jù)該控制要求提出了基于內(nèi)模原理的并

3、網(wǎng)型分布式發(fā)電系統(tǒng)網(wǎng)側(cè)變換器的電流控制技術(shù)。論文探討了基于LCL型電力濾波器的并網(wǎng)型分布式發(fā)電系統(tǒng)的特性及等效模型，并在此基礎(chǔ)上提出了比例諧振控制與常規(guī)重復(fù)控制相結(jié)合的復(fù)合電流控制方案，同時(shí)研究了采用多諧振控制作為諧波電流折中控制方案的可行性和有效性。此外，根據(jù)等效電路模型將基于內(nèi)模原理的控制方案與虛擬諧波阻抗相等效，模擬重復(fù)控制器特性提出了一種具有帶通特性的虛擬諧波阻抗的構(gòu)造方案，并通過滑動(dòng)離散傅里葉變換濾波器進(jìn)行具體實(shí)現(xiàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表

4、明，采用本論文所提電流控制策略的并網(wǎng)型分布式發(fā)電系統(tǒng)能夠輸出高正弦度的基波有功電流，也可以對(duì)配電網(wǎng)中存在的諧波電流實(shí)現(xiàn)精確補(bǔ)償，提升配電網(wǎng)的電能質(zhì)量。
　　2)在孤島模式或微電網(wǎng)中，為了向電力網(wǎng)絡(luò)提供堅(jiān)強(qiáng)、穩(wěn)定的電壓支撐，同時(shí)消除非線性或不對(duì)稱負(fù)載對(duì)公共連接點(diǎn)電壓的影響，要求電壓支撐型分布式發(fā)電系統(tǒng)網(wǎng)側(cè)變換器能夠精確輸出期望的基波支撐電壓以及諧波（或不對(duì)稱）補(bǔ)償電壓，根據(jù)這些控制要求提出了基于內(nèi)模原理的電壓支撐型分布式發(fā)電系統(tǒng)網(wǎng)側(cè)

5、變換器的電壓控制技術(shù)。論文分析了電壓支撐型分布式發(fā)電系統(tǒng)的輸出波形要求及其等效模型，在此基礎(chǔ)上提出了線性反饋控制與常規(guī)重復(fù)控制相結(jié)合的復(fù)合電壓控制方案。為了進(jìn)一步提高電壓支撐型分布式發(fā)電系統(tǒng)的輸出性能，對(duì)所提方案的電壓外環(huán)和電流內(nèi)環(huán)進(jìn)行改進(jìn)，其中電壓外環(huán)采用雙同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系并對(duì)原常規(guī)重復(fù)控制器進(jìn)行拆分將其配置于不同坐標(biāo)系中;電流內(nèi)環(huán)采用虛擬阻抗理論對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化配置，改進(jìn)后的復(fù)合電壓控制策略能夠大幅度提升系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)并且改善了對(duì)諧波電壓

6、的控制性能。此外，論文詳細(xì)探討了孤島模式中，電壓支撐型分布式發(fā)電系統(tǒng)與并網(wǎng)型分布式發(fā)電系統(tǒng)協(xié)同工作的相關(guān)特性和控制設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，采用本論文所提電壓控制策略的電壓支撐型分布式發(fā)電系統(tǒng)能夠精確輸出各類電壓波形，包括三相對(duì)稱、不對(duì)稱以及諧波合成電壓波形，同時(shí)在不同負(fù)載或并網(wǎng)型分布式發(fā)電系統(tǒng)接入情況下均可以保證高性能、高質(zhì)量以及高可靠性的支撐電壓輸出。
　　3)考慮實(shí)際配電網(wǎng)或微電網(wǎng)中存在的基波頻率偏移現(xiàn)象，提出了一種基于拉格朗

7、日線性插值法的頻率自適應(yīng)的分?jǐn)?shù)階重復(fù)控制技術(shù)。論文探討了頻率偏移情況下常規(guī)重復(fù)控制器的局限性，詳細(xì)分析并推導(dǎo)了適用于頻率偏移的分?jǐn)?shù)階重復(fù)控制技術(shù)的相關(guān)機(jī)理和控制特性，并對(duì)這種新型重復(fù)控制技術(shù)的穩(wěn)定條件、低通濾波器設(shè)計(jì)準(zhǔn)則以及相應(yīng)的鎖相技術(shù)作了系統(tǒng)闡述。最后將提出的分?jǐn)?shù)階重復(fù)控制器應(yīng)用于分布式發(fā)電系統(tǒng)網(wǎng)側(cè)變換器控制中，并與先前的控制技術(shù)及其實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了橫向比較。比較結(jié)果表明，所提分?jǐn)?shù)階重復(fù)控制技術(shù)完全能夠滿足分布式發(fā)電系統(tǒng)的網(wǎng)側(cè)變換器控