复杂电网环境下LCL型逆变器并网电流控制策略研究

发布时间：2020-07-08 20:23

【摘要】：在复杂电网环境下,电力系统运行会存在各种问题,其中非线性负载的存在及短路故障会使电网电压含有背景谐波及出现不平衡现象,且电网阻抗中感性成分的存在会使电网电压存在大量低次谐波,严重影响逆变器输出电流质量。本文旨在针对复杂电网环境下的LCL型逆变器并网电流控制方法进行研究,以消除网侧电压扰动及电网阻抗中的感性成分对并网电流的影响,从而提高逆变器电流输出质量。首先,分别在abc三相坐标系、αβ两相静止坐标系、dq同步旋转坐标系下建立了LCL型逆变器的数学模型。通过分析其优缺点后,选择在dq坐标系下建模,并对其进行了解耦,使逆变器在dq轴上可以独立控制,为后文奠定了理论基础。然后,针对强电网环境下,电网中一些非线性负载及短路故障造成并网电流产生谐波以及出现不平衡问题,提出了一种基于电网电压前馈的双闭环电流方法。在并网电流闭环的基础上加入电容电流反馈,增加系统阻尼以抑制LCL滤波器谐振尖峰,电容电流则可以通过估算过程获得,避免增加不必要的传感器,同时引入电网电压前馈控制消除电网电压扰动产生的影响。仿真结果表明能够获得较好的逆变器输出电流质量。最后,针对弱电网环境下,电网阻抗中的感性成分会降低逆变器并网系统的稳定性问题,提出了一种弱电网下改进型加权平均电流控制策略。在基于电网电压前馈的双闭环电流控制基础上加入电网阻抗进行分析,通过零极点对消的方法,设计新的加权系数,得到的加权系数仅与滤波器参数有关,消除了电网感抗对并网电流的影响,降低了系统阶数。仿真结果验证了弱电网环境下并网电流仍有良好的稳定性。
【学位授予单位】：湖南工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM464
【图文】：

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环需要具有快速跟踪能力，因此可按典型的 I 型结可使用 PI 的零点抵消掉控制对象的极点，即 kp/ki=LPWM(1 1.5 )ioisk KGRs T s 关频率为 20kHz，设计补偿后的电流截止频率为 1.5( 2 1500) 1oiG j 入式（3-7）中，结合式（3-8）可得电流环参数为：1154.7ik 12.7pk 数后，需对系统的稳定裕度进行检验，由式（3-7） 3-4 可以看出系统相位裕度为 54.7 度，截止频率大运行条件。

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复杂电网环境下 LCL 型逆变器并网电流控制策略研究的固有谐振没有被抑制，将使并网电流内含有谐波，影图 3-5 为仅并网电流单闭环时的控制框图。Gi(s) G1(s) G2(s) G3(s)i2i2i1-+ +- VgvC-+图 3-5 并网电流单闭环时控制框图5 可得并网电流开环传递函数为：1 2 31 2 2 3( ) ( ) ( ) ( )1 ( ) ( ) ( ) ( )iOiG s G s G s G sGG s G s G s G s 1）中 Gi(s)为 PI 控制器，G1(s)=1/s*L1，G2(s)=1/s*C，波器参数为：L2=600μH，L1=500μH，C=8μF，由式（3时的伯德图与根轨迹图，分别如图 3-6、图 3-7 所示

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为了使系统稳定，使零极点分布在左半平面，需将免负穿越。器电容电流反馈后的双闭环控制框图为如图 3-8 所(s) Gn(s) G1(s) G2(s) i2i1-+ +- VgvC-+iC-kC图 3-8 加入滤波器电容电流反馈后的双闭环控制框图环传递函数为：1 2 31 2 2 3 1( ) ( ) ( ) ( ) ( )1 ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( )i noiiC nG s G s G s G s G sGG s G s G s G s k G s G s ）中 Gn(s)=KPWM，kC为反馈系数，其值为 10.7，由调制方法，故 KPWM=1。12）可在 Matlab 中得出其伯德图和根轨迹图，如图

【参考文献】