提高LCL并網(wǎng)逆變器穩(wěn)定性的控制策略研究.pdf

1、LCL型逆變器是光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備，逆變器穩(wěn)定是設(shè)備接入電網(wǎng)的重要前提條件，而穩(wěn)定性研究主要包括逆變器系統(tǒng)自身穩(wěn)定性及與電網(wǎng)交互穩(wěn)定性兩個方面。本文首先研究數(shù)字控制延時對LCL型并網(wǎng)逆變器自身穩(wěn)定性的影響，進(jìn)一步研究LCL并網(wǎng)逆變器與弱電網(wǎng)交互的穩(wěn)定性，并分別給出對應(yīng)的補償與改進(jìn)控制策略。
　　本文針對LCL濾波器電容電流有源阻尼負(fù)反饋的并網(wǎng)逆變器為研究對象，建立考慮數(shù)字控制延時的s域與z域數(shù)學(xué)模型。歸納總結(jié)控制頻率與系

2、統(tǒng)固有諧振頻率匹配區(qū)間的劃分，分析數(shù)字控制延時特性對逆變器穩(wěn)定性的影響。提出PWM即時加載結(jié)合電容電流一階高通負(fù)反饋補償環(huán)節(jié)的控制方法(PWM即時加載+HPF)，以補償有源阻尼環(huán)路諧振頻率段的延時，該補償控制策略提高了并網(wǎng)逆變系統(tǒng)控制頻率與LCL諧振頻率的兼容性，以始終維持系統(tǒng)最小相位屬性，即減小了控制延時對系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響。
　　弱電網(wǎng)條件下入網(wǎng)電流閉環(huán)控制與傳統(tǒng)的比例前饋控制存在耦合，兩者優(yōu)化電流方向不一致，即弱電網(wǎng)降低了并網(wǎng)

3、逆變器傳統(tǒng)控制策略的穩(wěn)定性。本文首先建立弱電網(wǎng)情況下的系統(tǒng)模型，明晰常見比例前饋控制策略引起系統(tǒng)相角裕度降低的機(jī)理，進(jìn)而提出諧振前饋控制思想，以降低電網(wǎng)阻抗在諧振頻率段的幅值響應(yīng)，提高系統(tǒng)開環(huán)傳函的穩(wěn)定裕度，并減小入網(wǎng)電流穩(wěn)態(tài)誤差。進(jìn)一步提出將諧振前饋環(huán)節(jié)與電流諧波控制器相結(jié)合的控制方案，在單相下提出PI-HR-FR與OR-HR-FR兩種控制策略，以兼顧減小入網(wǎng)電流穩(wěn)態(tài)誤差與提高對弱電網(wǎng)感抗及其低次背景諧波的適應(yīng)性。
　　對于三相

4、并網(wǎng)系統(tǒng)，本文首先簡要分析了二極管箝位型三電平逆變器拓?fù)涞恼{(diào)制與均壓策略，進(jìn)一步分別在dq旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系與靜止坐標(biāo)系下建立了三相LCL型并網(wǎng)逆變器的低頻數(shù)學(xué)模型，在弱電網(wǎng)條件下，分析三相LCL型并網(wǎng)系統(tǒng)在傳統(tǒng)dq旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系與靜止坐標(biāo)系下的穩(wěn)定性；分別給出dq旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的改進(jìn)一控制方案與靜止坐標(biāo)系下改進(jìn)二的控制方案；得出改進(jìn)二(諧振前饋控制策略在三相下的實現(xiàn))控制方案具有相對簡潔與實用的結(jié)論。在實驗室研制了一臺15kW三電平并網(wǎng)逆變器樣機(jī)，