基于LADRC的LCL并网逆变器控制策略研究
发布时间：2021-08-05 21:08
新能源由于具有清洁环保、利用率高、可持续使用的特点,被广泛地投入到电力供应链中。分散的新能源通常组成分布式发电系统,在为本地供电的同时通过并网逆变器和电网进行交互。大量的新能源机组入网提供了可观的电能,但影响了电网的性能,容易形成弱电网环境,引入电网电压谐波。在并网技术的发展过程中,LCL型逆变器以其耗材少,滤波强的特点被普遍使用。但是问题仍然存在:一方面需要解决LCL滤波器引起的谐振;另一方面需要抑制电网阻抗和电网谐波对并网电流造成的影响。本文研究了线性自抗扰控制在LCL并网逆变器控制中的应用,主要内容分为以下几部分。首先,本文根据LCL三相并网逆变器的拓扑结构,建立了dq坐标系下的数学模型,并合理设计了 LCL滤波器的参数。在此基础上,针对LCL并网逆变器的谐振问题,分析了现有多种阻尼方法的优劣。其次,本文根据自抗扰控制原理和系统阶次,设计了适用于LCL型逆变器的三阶线性自抗扰（LADRC）控制器,并推导出dq坐标系下的系统控制框图和闭环传递函数。在此基础上,本文通过频域法分析了 LADRC控制参数对系统跟踪性能、谐振抑制能力和稳定性的影响,得出LADRC能有效地抑制谐振,但是系统...
【文章来源】：南昌大学江西省 211工程院校
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．２并网逆变器简化控制框图??
流侧类型区分为电流型、电压型，大功率逆变器普遍采用电压??型；按照不同的拓扑又可以将电压型逆变器分为为组合式、半桥式和全桥式几种??类型ｔ１１］。在众多结构中，三相电压型全桥并网逆变器，因其电能利用率高，结构??相对简单，便于控制，可靠性强等优点在大功率并网分布式发电系统中应用最为??广泛。??由于逆变器内部电力电子器件的工作特性，逆变桥直接输出的电压电流具有??大量的开关频率谐波，为了使并网电流达到表１所示的谐波标准，需要在逆变器??输出端串联滤波器来滤除谐波。常用的滤波器结构如图１．３所示，依次为Ｌ型，??ＬＣ型和ＬＣＬ型。??＿＿ｒｒｒｖ＾＿？＿ｒｒｖｖ＾＿??Ｌ?ＬＣ?士?ＬＣＬ?士??图１．３常用滤波器结构??Ｌ滤波器结构简单，容易控制，在中高频段有较大的阻抗，能有效地过滤掉??开关频谐波，但是当并网逆变器的开关频率较小时，为保证输出电流谐波含量达??到并网标准，需要取较大的电感值，这将会增大并网逆变器的体积和成本，同时??会影响电流控制环的动态响应性能〖３］。ＬＣ滤波器是一个二阶系统，在中低频段??的滤波特性与单Ｌ滤波器相似，在高频段电容的谐波分流作用使ＬＣ滤波器具有??更好的滤波效果，适用于大多数场合。ＬＣＬ滤波器为三阶系统，在ＬＣ的基础上??在网侧加入一个电感来更好地滤除高频谐波。也就是说在同等滤波能力下，ＬＣＬ??滤波器所需的电感值小于ＬＣ滤波器，减小了系统的体积和成本并且改善了电流??４??
在电容电流反馈支路中加入相位超前补偿环节，减??小了控制延时的影响，提升了高频噪声抑制能力。文献［２３］设丨丨ｆ?？种自适应陷??波滤波器，通过实时检测系统参数变化来调整陷波频率，能较好地适应弱电网环??境，但也增加了系统复杂度和控制难度。??＼Ｊ?Ｌ?Ｌ２??ｕａ＜?＞?ｔ?＾?ｆ?＞?ｒＹ＞ｒ＞ｒ＞ｉ—？—?＾??Ｙ?ｌｌｂ，＇?＇＇￣?Ｌｐ￣＾￣ｒ??ｕｃ?ｔ，?＞?．?■，＿，、Ｔ?ｒ＾ｒ＜ｒ＞ｒ＼?＞??＾５，／ｉ??￣Ｉ｜＾Ｊ?ｃ＝＾＝＝ｊ＝??图１．４?ＬＣＬ型三相全桥并网逆变器??根据以上分析，为了达到良好的谐波抑制性能，本文将选择如图１．４所示的??ＬＣＬ型三相全桥并网逆变器作为研究对象，在控制回路设计时需要兼顾系统的??谐振和谐波抑制能力。??１．２．２?ＬＣＬ并网逆变器控制策略??并网逆变器控制策略按照其电流控制方式可以分为间接电流控制和直接电??５??
【参考文献】：
期刊论文
[1]弱电网下LCL型并网逆变器的高鲁棒性加权平均电流控制策略[J]. 朱坤龙,孙鹏菊,王林,周雒维,薛统宇,杜雄,李子东. 中国电机工程学报. 2020(11)
[2]采用LCL滤波器并网逆变器状态反馈有源阻尼控制研究[J]. 雷鹏娟,赵清林,韩彦龙,张海夺. 太阳能学报. 2019(08)
[3]线性自抗扰技术在LCL逆变器并网电流控制及有源阻尼中的应用[J]. 杨林,曾江,黄仲龙. 电网技术. 2019(04)
[4]基于微分前馈自抗扰的逆变器控制策略[J]. 曹永锋,武玉衡,叶永强,熊永康,赵强松. 电力系统自动化. 2019(05)
[5]弱电网下并网逆变器的相位裕度补偿方法[J]. 李建文,曹久辉,焦衡,阮筱菲,孙伟. 电力科学与工程. 2018(11)
[6]国外分布式发电制度实践及借鉴研究[J]. 于杰,袁航. 环境保护. 2017(10)
[7]基于二阶广义积分器的改进型电网锁相环[J]. 仇乐兵,唐建宇,曹洋,罗仁俊,徐万良,林丽. 大功率变流技术. 2017(02)
[8]LCL并网逆变器的电流双闭环控制[J]. 刘文军,周龙,陈剑,唐西胜,宋毅,何禹清. 电力系统保护与控制. 2016(17)
[9]光伏并网逆变器有限状态模型预测电流控制[J]. 金楠,胡石阳,崔光照,姜素霞. 中国电机工程学报. 2015(S1)
[10]基于自适应陷波滤波器的有源阻尼控制方法[J]. 王萍,蔡蒙蒙,王尉. 电机与控制学报. 2015(09)
博士论文
[1]中国新能源发展研究[D]. 张海龙.吉林大学 2014
硕士论文
[1]基于频率自适应PR控制器的单相并网逆变器研究[D]. 韩超.广西大学 2019
[2]光伏并网逆变器控制技术及其并联系统研究[D]. 顾宙声.江苏大学 2018
[3]单相LCL型光伏并网微逆变器的控制技术研究[D]. 聂晓艺.南昌大学 2018
[4]基于线性自抗扰控制的无人直升机路径跟踪方法研究[D]. 王云霞.南昌航空大学 2018
[5]提高弱电网下并网逆变器鲁棒性的阻抗调节方法[D]. 王诚.华中科技大学 2018
[6]三相有源电力滤波器谐波检测方法及锁相环技术研究[D]. 李达.燕山大学 2018
[7]非理想电网下LCL型三电平并网逆变器控制策略研究[D]. 余婷婷.南京航空航天大学 2018
[8]基于光伏并网发电系统的阻尼PR控制器研究[D]. Zia Ur Rahman.上海交通大学 2018
[9]分布式发电并网运行对电网产生影响及应对措施[D]. 梁永超.华南理工大学 2017
[10]弱电网条件下并网逆变器锁相技术研究[D]. 侯川川.中国矿业大学 2017
本文编号：3324460
【文章来源】：南昌大学江西省 211工程院校
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．２并网逆变器简化控制框图??
流侧类型区分为电流型、电压型，大功率逆变器普遍采用电压??型；按照不同的拓扑又可以将电压型逆变器分为为组合式、半桥式和全桥式几种??类型ｔ１１］。在众多结构中，三相电压型全桥并网逆变器，因其电能利用率高，结构??相对简单，便于控制，可靠性强等优点在大功率并网分布式发电系统中应用最为??广泛。??由于逆变器内部电力电子器件的工作特性，逆变桥直接输出的电压电流具有??大量的开关频率谐波，为了使并网电流达到表１所示的谐波标准，需要在逆变器??输出端串联滤波器来滤除谐波。常用的滤波器结构如图１．３所示，依次为Ｌ型，??ＬＣ型和ＬＣＬ型。??＿＿ｒｒｒｖ＾＿？＿ｒｒｖｖ＾＿??Ｌ?ＬＣ?士?ＬＣＬ?士??图１．３常用滤波器结构??Ｌ滤波器结构简单，容易控制，在中高频段有较大的阻抗，能有效地过滤掉??开关频谐波，但是当并网逆变器的开关频率较小时，为保证输出电流谐波含量达??到并网标准，需要取较大的电感值，这将会增大并网逆变器的体积和成本，同时??会影响电流控制环的动态响应性能〖３］。ＬＣ滤波器是一个二阶系统，在中低频段??的滤波特性与单Ｌ滤波器相似，在高频段电容的谐波分流作用使ＬＣ滤波器具有??更好的滤波效果，适用于大多数场合。ＬＣＬ滤波器为三阶系统，在ＬＣ的基础上??在网侧加入一个电感来更好地滤除高频谐波。也就是说在同等滤波能力下，ＬＣＬ??滤波器所需的电感值小于ＬＣ滤波器，减小了系统的体积和成本并且改善了电流??４??
在电容电流反馈支路中加入相位超前补偿环节，减??小了控制延时的影响，提升了高频噪声抑制能力。文献［２３］设丨丨ｆ?？种自适应陷??波滤波器，通过实时检测系统参数变化来调整陷波频率，能较好地适应弱电网环??境，但也增加了系统复杂度和控制难度。??＼Ｊ?Ｌ?Ｌ２??ｕａ＜?＞?ｔ?＾?ｆ?＞?ｒＹ＞ｒ＞ｒ＞ｉ—？—?＾??Ｙ?ｌｌｂ，＇?＇＇￣?Ｌｐ￣＾￣ｒ??ｕｃ?ｔ，?＞?．?■，＿，、Ｔ?ｒ＾ｒ＜ｒ＞ｒ＼?＞??＾５，／ｉ??￣Ｉ｜＾Ｊ?ｃ＝＾＝＝ｊ＝??图１．４?ＬＣＬ型三相全桥并网逆变器??根据以上分析，为了达到良好的谐波抑制性能，本文将选择如图１．４所示的??ＬＣＬ型三相全桥并网逆变器作为研究对象，在控制回路设计时需要兼顾系统的??谐振和谐波抑制能力。??１．２．２?ＬＣＬ并网逆变器控制策略??并网逆变器控制策略按照其电流控制方式可以分为间接电流控制和直接电??５??
【参考文献】：
期刊论文
[1]弱电网下LCL型并网逆变器的高鲁棒性加权平均电流控制策略[J]. 朱坤龙,孙鹏菊,王林,周雒维,薛统宇,杜雄,李子东. 中国电机工程学报. 2020(11)
[2]采用LCL滤波器并网逆变器状态反馈有源阻尼控制研究[J]. 雷鹏娟,赵清林,韩彦龙,张海夺. 太阳能学报. 2019(08)
[3]线性自抗扰技术在LCL逆变器并网电流控制及有源阻尼中的应用[J]. 杨林,曾江,黄仲龙. 电网技术. 2019(04)
[4]基于微分前馈自抗扰的逆变器控制策略[J]. 曹永锋,武玉衡,叶永强,熊永康,赵强松. 电力系统自动化. 2019(05)
[5]弱电网下并网逆变器的相位裕度补偿方法[J]. 李建文,曹久辉,焦衡,阮筱菲,孙伟. 电力科学与工程. 2018(11)
[6]国外分布式发电制度实践及借鉴研究[J]. 于杰,袁航. 环境保护. 2017(10)
[7]基于二阶广义积分器的改进型电网锁相环[J]. 仇乐兵,唐建宇,曹洋,罗仁俊,徐万良,林丽. 大功率变流技术. 2017(02)
[8]LCL并网逆变器的电流双闭环控制[J]. 刘文军,周龙,陈剑,唐西胜,宋毅,何禹清. 电力系统保护与控制. 2016(17)
[9]光伏并网逆变器有限状态模型预测电流控制[J]. 金楠,胡石阳,崔光照,姜素霞. 中国电机工程学报. 2015(S1)
[10]基于自适应陷波滤波器的有源阻尼控制方法[J]. 王萍,蔡蒙蒙,王尉. 电机与控制学报. 2015(09)
博士论文
[1]中国新能源发展研究[D]. 张海龙.吉林大学 2014
硕士论文
[1]基于频率自适应PR控制器的单相并网逆变器研究[D]. 韩超.广西大学 2019
[2]光伏并网逆变器控制技术及其并联系统研究[D]. 顾宙声.江苏大学 2018
[3]单相LCL型光伏并网微逆变器的控制技术研究[D]. 聂晓艺.南昌大学 2018
[4]基于线性自抗扰控制的无人直升机路径跟踪方法研究[D]. 王云霞.南昌航空大学 2018
[5]提高弱电网下并网逆变器鲁棒性的阻抗调节方法[D]. 王诚.华中科技大学 2018
[6]三相有源电力滤波器谐波检测方法及锁相环技术研究[D]. 李达.燕山大学 2018
[7]非理想电网下LCL型三电平并网逆变器控制策略研究[D]. 余婷婷.南京航空航天大学 2018
[8]基于光伏并网发电系统的阻尼PR控制器研究[D]. Zia Ur Rahman.上海交通大学 2018
[9]分布式发电并网运行对电网产生影响及应对措施[D]. 梁永超.华南理工大学 2017
[10]弱电网条件下并网逆变器锁相技术研究[D]. 侯川川.中国矿业大学 2017
本文编号：3324460
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