基于改进自适应延时滤波的并网逆变器控制策略研究

发布时间：2020-09-18 22:04

　　进入21世纪以来,各国的经济腾飞带来了传统能源使用量逐渐变大问题,直接导致了生态环境的恶化。可再生能源以其独特的优点得到了世界各国的认可,太阳能作为其中之一,可直接开发和利用,并且储量巨大、清洁无害,广受关注。光伏单元输出的电能需要经过逆变才能汇入电网,因此,逆变器在并网过程中起着重要的作用,并且系统的稳定运行对逆变器的性能有着较高的要求。大型工业用电设备及非线性负载的使用虽然促进了社会的发展,但电网的谐波污染问题也随之而来。因此,研究在电网电压含有谐波情况下,保证光伏并网逆变器的运行稳定性具有重要的现实意义。本文针对电网电压背景谐波导致的并网电流谐波问题,对谐波补偿控制策略展开深入的探究。探究内容如下:首先综述现有的谐波检测方法及并网电流谐波抑制方法。确定以光伏为发电单元的单相并网逆变器采用单级式结构,设计电路中的相关参数。详细介绍下垂控制的基本原理及锁相技术,分析畸变的电网电压对并网电流的影响,为后续研究奠定基础。为准确提取电网电压谐波,本文将谐波检测环节与锁相环结合在一起,减少控制单元,提出基于改进自适应延时滤波的锁频环提取电网基波电压,从而得到电网谐波电压,经过准PR控制器调节后与基波控制器输出进行叠加,使并网逆变器输出与电网电压幅值相同、相位相等的电压,抑制并网电流谐波。针对传统线性控制方法鲁棒性差、参数调试需要反复试凑的问题,提出基于无源控制理论的能量成型并网控制策略。建立单相光伏并网逆变器端口受控哈密顿模型,确定期望平衡点,配置控制参数,得到控制方程。对光伏并网系统中能量成型控制器的稳定性进行分析,并搭建模型进行仿真验证。最后,搭建基于PLECS RTbox的半实物实验平台,对所提出的并网电流谐波抑制策略进行验证。实验结果表明所提控制策略能准确提取电网电压谐波,并且验证了能量成型控制算法具有强鲁棒性。
【学位单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TM464
【部分图文】：

实验平台,背景谐波,电网电压,控制策略

实验平台

波形,谐波补偿,波形,电网电压

不对并网电流谐波进行抑制时，相关实验波形如图5-2 所示。采用基于改进自适应延时滤波的锁频环来提取电网电压谐波，并经过双环多重准 PR 控制对并网电流进行谐波补偿的相关实验波形如图 5-3 所示。其中，vac、iac分别为逆变器输出电压、输出电流，vg、ig分别为电网电压和并网电流，P、Q 分别为逆变器输出有功功率和无功功率。由图 5-2 可知，由于电网电压中存在背景谐波，当不进行谐波补偿时，逆变器输出电流和并网电流都发生了明显的畸变，导致并网效果变差，并网电流THD 为 7.89%，不满足要求。由图 5-3 可知，采用谐波补偿策略后，基于改进自适应延时滤波的锁频环可以准确提取电网电压谐波进行补偿，并网电流质量得到明显改善，波形正弦度良好，其 THD 为 3.04%

波形,谐波补偿,多重,波形

0Vt/s-(c) 电网电压和并网电流 5-3 采用多重准 PR 控制的谐波补偿实验波形自适应延时滤波的锁频环提取电网电压谐进行谐波补偿的相关实验波形如图 5-4 所方法对并网电流进行谐波补偿时，并网电

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