基于自抗扰的电压型并网逆变器预测直接功率控制研究

发布时间：2020-09-28 21:37

　　能源危机是当今全球各国需要共同解决的问题,而新能源的发展成为解决能源危机的一种出路。近年来,新能源发电系统的装机容量逐年上升,同时,光伏发电系统的装机容量也随之上升。文中所研究的功率控制策略的控制对象是光伏发电系统的电压型并网逆变器。因此,它的功率控制策略主要的适用范围在大型光伏电站,建筑并网发电系统。文中首先对电压型并网逆变器建立数学模型。通过对比查表法直接功率控制策略(LUP-DPC)和预测直接功率控制策略(P-DPC)的控制效果,发现了预测直接功率控制策略有静态误差小、响应快速和结构简单的优势。然后,通过对预测直接功率控制系统的分析研究发现:当系统有扰动时,即系统的线路参数与实际值有偏差时,预测直接功率控制系统出现静差。为了解决预测直接功率控制系统的鲁棒性弱的问题,引入了自抗扰控制器(ADRC)。通过对自抗扰控制器的分析发现:自抗扰控制器可以实现对不确定扰动,不确定对象的强鲁棒性控制。于是,文中提出将自抗扰控制器应用到预测直接功率控制系统来增强系统的鲁棒性。由于高阶的自抗扰控制器的响应速度远慢于原预测直接功率控制系统,因此采用一阶的自抗扰控制器保证系统的快速性。此外,一阶自抗扰控制器虽然将非线性跟踪-微分器(TD)换成P控制器,造成了功率控制量的超调与快速性的矛盾,但对系统的电流并没有明显的影响。而且一阶自抗扰控制器保留了扩张状态观测器(ESO)来保证控制系统对扰动的抑制。最后,基于MATLAB/Simulink和dSPACE半实物仿真系统分别对基于自抗扰的预测直接功率控制策略进行了仿真和实验验证。控制系统的仿真和实验结果证明了本文所提出的控制策略的可行性与实用性。
【学位单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TM464
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章绪论
    1.1 课题背景及研究意义
    1.2 光伏发电系统现状
    1.3 电压型逆变器功率控制策略简介
    1.4 自抗扰控制器简介
    1.5 本文的主要研究内容
第2章电压型并网逆变器直接功率控制策略
    2.1 引言
    2.2 电压型并网逆变器的数学模型
    2.3 电压型并网逆变逆变器的直接功率控制策略
        2.3.1 查表法直接功率控制策略(LUT-DPC)
        2.3.2 预测直接功率控制
    2.4 电压型并网逆变器直接功率控制仿真研究
        2.4.1 逆变器电网侧稳态仿真
        2.4.2 逆变器电网侧动态仿真
    2.5 本章小结
第3章自抗扰控制器的研究
    3.1 引言
    3.2 自抗扰控制器结构
        3.2.1 非线性跟踪-微分器(TD)
        3.2.2 非线性误差反馈(NLSEF)
        3.2.3 扩张状态观测器(ESO)
    3.3 本章小结
第4章基于自抗扰的预测直接功率控制算法
    4.1 引言
    4.2 基于自抗扰的预测直接功率控制
    4.3 基于自抗扰的预测直接功率控制仿真
        4.3.1 系统的稳态仿真
        4.3.2 系统的动态性能
    4.5 本章小结
第5章系统硬件设计及实验
    5.1 引言
    5.2 实验平台
    5.3 实验设备
        5.3.1 可编程电源输出器
        5.3.2 实时仿真平台
        5.3.3 示波器
    5.4 逆变器主电路
    5.5 信号调理电路设计
        5.5.1 电压电流采样电路设计
        5.5.2 驱动电路设计
        5.5.3 保护电路的设计
    5.6 预测直接功率控制实验
    5.7 基于自抗扰的预测直接功率控制实验
    5.8 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果
致谢

【相似文献】