不平衡電網(wǎng)條件下并網(wǎng)逆變關鍵技術研究.pdf

1、隨著太陽能、風能等可再生能源并網(wǎng)發(fā)電技術的發(fā)展，PWM逆變器因具有網(wǎng)側電流正弦化、單位功率因數(shù)、能量雙向流動、能夠實現(xiàn)電能的“綠色變換”等優(yōu)點受到廣泛應用。然而，在不平衡電網(wǎng)條件下，逆變器中具體存在下面幾個問題需要解決：傳統(tǒng)的鎖相方法在電網(wǎng)發(fā)生不平衡時存在鎖相精度差、動態(tài)響應慢的缺點；按照電網(wǎng)平衡狀態(tài)運行的逆變器，當電網(wǎng)發(fā)生不平衡時并網(wǎng)電流中含有大量的諧波，不能滿足GB/T14549-1993《電能質(zhì)量公用電網(wǎng)諧波》中規(guī)定的注入公用電網(wǎng)

2、的諧波電流分量允許值；為了避免橋臂直通，需要在逆變器開關管控制信號之間加入死區(qū)時間，因而造成了死區(qū)效應，導致并網(wǎng)電流中諧波含量增加。為了有效解決上述問題，本文以三相電壓型并網(wǎng)逆變器為研究對象，對其相關問題進行了深入研究。
　　并網(wǎng)逆變器中，電網(wǎng)信號的快速準確獲取是并網(wǎng)逆變控制的關鍵。電網(wǎng)電壓不對稱且含有諧波的不平衡電網(wǎng)條件下，傳統(tǒng)的基于信號延時對消(DSC)技術的鎖相方法存在鎖相精度差、動態(tài)響應慢的缺點。為此，提出一種基于快速正負

3、序分離(FPNSD)算法的鎖相方法，并分析了FPNSD算法的工作機理，進行了仿真分析和實驗驗證。結果表明，所提出的基于FPNSD的鎖相方法可以消除電網(wǎng)電壓中諧波對鎖相精度造成的影響，有效提高鎖相精度和速度。
　　基于DSC的傳統(tǒng)鎖相方法和基于FPNSD的鎖相方法，均要求電網(wǎng)頻率是固定的。當電網(wǎng)頻率發(fā)生變化時，上述兩種方法均不能正常工作。為此，在分析自適應陷波器(ANF)工作機理的基礎上，提出一種基于FPNSD-ANF的頻率自適應鎖

4、相方法，借助ANF的頻率自適應單元及時更新基于FPNSD算法中的電網(wǎng)頻率，實現(xiàn)了不平衡電網(wǎng)條件下電網(wǎng)頻率的自動跟蹤。仿真分析和實驗結果表明，提出的自適應鎖相方法不僅實現(xiàn)了頻率變化時的鎖相，具有良好的動態(tài)性能，且結構上不需要壓控振蕩器，因此具有結構更加簡單的優(yōu)點。
　　不平衡電網(wǎng)條件下的功率補償控制策略，需要利用電流正序分量進行補償功率的計算，因此電流正序分量提取的準確性就直接影響到功率補償?shù)臏蚀_性。常用的基于瞬時無功功率理論的諧波

5、電流提取方法，存在動態(tài)響應慢和無法實現(xiàn)特定次諧波提取的缺點。為此，在詳細分析電網(wǎng)不平衡時逆變器諧波電流產(chǎn)生機理的基礎上，提出一種基于多通道 ANF的諧波電流提取方法。該方法可以為并網(wǎng)逆變器不平衡電網(wǎng)條件下的功率補償、特定次諧波抑制等應用場合提供準確的參考信號。最后通過實驗驗證了算法的有效性。
　　為了改善并網(wǎng)逆變器在不平衡電網(wǎng)條件下的運行性能，利用瞬時功率理論進行了逆變器功率脈動及功率補償控制效果分析。在此基礎上，為了減少并網(wǎng)逆變

6、器對電網(wǎng)注入的二倍頻功率脈動，基于直接功率控制、提出一種改進的功率補償控制策略，改進后的功率內(nèi)環(huán)中禁止電壓負序分量參與功率內(nèi)環(huán)調(diào)節(jié)。仿真分析和實驗結果表明對功率內(nèi)環(huán)進行改進后，在實現(xiàn)無負序電流注入電網(wǎng)、輸出有功功率無二倍頻脈動和輸出無功功率無二倍頻脈動等3種不同控制目標的同時，提高了補償功率精度，降低了并網(wǎng)電流 THD，極大的改善了并網(wǎng)逆變器的運行性能。
　　逆變器開關控制信號之間加入死區(qū)時間后，控制電壓中產(chǎn)生的誤差電壓導致并網(wǎng)電