基于LCL濾波的微網(wǎng)逆變器控制策略研究.pdf

1、隨著新能源的廣泛應(yīng)用，我國(guó)分布式發(fā)電系統(tǒng)得到了快速發(fā)展，由分布式發(fā)電系統(tǒng)組成的微電網(wǎng)系統(tǒng)越來(lái)越受到世界的關(guān)注。基于LCL濾波的微網(wǎng)逆變器控制策略的研究對(duì)于保障微電網(wǎng)的安全運(yùn)行，具有十分重要的工程實(shí)際意義，其關(guān)鍵性技術(shù)為:抑制LCL濾波器諧振尖峰的控制技術(shù);電網(wǎng)不平衡狀態(tài)下網(wǎng)側(cè)電流控制技術(shù)、電網(wǎng)電壓有效值與同步相位檢測(cè)算法;解決微電網(wǎng)中分布式發(fā)電系統(tǒng)無(wú)功功率分配不準(zhǔn)確問(wèn)題的無(wú)功功率下垂系數(shù)校正技術(shù)。本文圍繞關(guān)鍵技術(shù)，對(duì)基于LCL濾波器的微

2、網(wǎng)逆變器的控制策略開(kāi)展理論與實(shí)驗(yàn)研究，研究成果可以應(yīng)用到實(shí)際工程中，對(duì)微電網(wǎng)的高效運(yùn)行具有一定的理論指導(dǎo)意義與實(shí)用價(jià)值。
　　本文分別建立了三相靜止坐標(biāo)系、兩相靜止坐標(biāo)系以及兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的基于LCL濾波的微網(wǎng)逆變器數(shù)學(xué)模型?；谒⒌臄?shù)學(xué)模型，分析LCL濾波器的諧振特性，并提出抑制諧振尖峰的方法。通過(guò)與被動(dòng)阻尼法比較，分析采用電容支路電流反饋代替連接阻尼電阻的方法和控制策略。針對(duì)其控制策略復(fù)雜的問(wèn)題，在詳細(xì)分析電網(wǎng)側(cè)電流

3、反饋與逆變器側(cè)電流反饋閉環(huán)控制系統(tǒng)的內(nèi)在聯(lián)系基礎(chǔ)上，給出逆變器側(cè)電流反饋等效為電網(wǎng)側(cè)電流反饋加入電容支路電流反饋的有源阻尼的方法即無(wú)阻尼控制策略，避免了在電容支路增加電壓或電流傳感器的問(wèn)題，同時(shí)也簡(jiǎn)化了微網(wǎng)逆變器控制策略，為后續(xù)電網(wǎng)不平衡狀態(tài)下微網(wǎng)逆變器控制策略的研究提供理論基礎(chǔ)。
　　電網(wǎng)不平衡會(huì)對(duì)微網(wǎng)逆變器網(wǎng)側(cè)電流的控制、電網(wǎng)電壓有效值與同步相位的計(jì)算與檢測(cè)產(chǎn)生嚴(yán)重影響，造成逆變器工作異常，嚴(yán)重時(shí)損壞逆變器。本文在分析電網(wǎng)不平

4、衡對(duì)微網(wǎng)逆變器控制影響的基礎(chǔ)上，采用PI控制器加入諧振(R)控制器的方法，調(diào)節(jié)電壓負(fù)序分量引起的100Hz交流量靜差。由于諧振控制器的加入，使微網(wǎng)逆變器的控制策略復(fù)雜化，為了避免增大系統(tǒng)控制復(fù)雜程度。本文提出電網(wǎng)電壓前饋的控制策略，將電網(wǎng)電壓前饋到控制回路中，實(shí)現(xiàn)消除電網(wǎng)電壓對(duì)網(wǎng)側(cè)電流控制的影響，進(jìn)而消除電壓負(fù)序分量對(duì)網(wǎng)側(cè)電流的影響。電網(wǎng)電壓有效值的計(jì)算方面，本文提出基于低通濾波器的電壓有效值計(jì)算方法，該方法只需一個(gè)瞬時(shí)電壓采樣值就可以

5、得出電網(wǎng)電壓有效值，相對(duì)于全周期采樣法、導(dǎo)數(shù)法以及迭代法更加的便捷，并且適用于電網(wǎng)不平衡狀態(tài)。電網(wǎng)不平衡對(duì)電網(wǎng)電壓同步相位的檢測(cè)具有嚴(yán)重影響，本文提出一種電網(wǎng)基波正序電壓的提取方法，運(yùn)用數(shù)學(xué)變換方法能夠在電網(wǎng)不平衡甚至畸變狀態(tài)下，提取基波正序分量，從而進(jìn)行電壓同步相位檢測(cè)控制。該算法通過(guò)兩次數(shù)學(xué)變換消除電壓負(fù)序及諧波分量，得到基波正序電壓分量，避免了諧振控制器的加入，減小系統(tǒng)復(fù)雜度。對(duì)電網(wǎng)不平衡狀態(tài)下微網(wǎng)逆變器控制策略的研究，為實(shí)現(xiàn)微電

6、網(wǎng)具有應(yīng)對(duì)電網(wǎng)電壓跌落和系統(tǒng)不平衡的能力的運(yùn)行要求提供了理論支持。
　　本文通過(guò)分析下垂控制的原理，針對(duì)下垂控制有功、無(wú)功功率不能夠完全解耦、無(wú)功功率分配不準(zhǔn)確等問(wèn)題，提出微電網(wǎng)逆變器下垂控制系數(shù)校正算法，與虛擬阻抗控制算法有機(jī)結(jié)合，達(dá)到有功、無(wú)功功率完全解耦提高無(wú)功功率分配準(zhǔn)確度的效果。仿真結(jié)果有效驗(yàn)證這種方法的正確性與可行性。
　　最后，本文研制容量為250kVA的基于LCL濾波的微網(wǎng)逆變器樣機(jī)，該逆變器采用低通濾波器法