电网非理想条件下并网变换器的控制技术研究

发布时间：2019-07-24 11:45

【摘要】：分布式发电系统中，电网阻抗一般不可忽略，电网电压中一般会存在不平衡或谐波畸变的非理想状态，这种情况下传统的同步坐标系锁相环(SRF-PLL)和矢量控制方式会导致三相并网变换器中产生恶劣的功率波动和谐波电流，同时还将导致直流母线电压产生波动，进一步污染电网和破坏电网的运行稳定性。本文针对弱电网中电网阻抗不可忽略的问题，三相并网变换器采用了基于频率自适应虚拟磁链估测的电网同步方法。该电网同步方法可在电网阻抗已知的情况下直接估测电网虚拟PCC点的虚拟磁链，且克服了传统虚拟磁链估测无频率自适应的缺点，在电网电压不平衡及畸变状态时，能快速准确地实现电网同步。本文对三相并网变换器在电网不平衡情况下的数学模型进行了详细的分析，基于虚拟磁链的瞬时功率理论，提出了基于虚拟磁链的不平衡控制策略。电网同步在静止坐标系下采用基于频率自适应的虚拟磁链估测实现。估测的正负序虚拟磁链分量作为如下不平衡控制目标参考电流指令计算的基础：1)网侧电流对称；2)抑制有功功率2次瞬时波动；3)抑制无功功率2次瞬时波动。由于采用PI调节器无法实现对正弦交流信号的无静差跟踪，为此，本文在两相静止坐标系中，采用两个PR调节器实现对正负序电流的无静差跟踪，这样不仅大大简化了三相并网变换器的控制，而且还增强了系统的鲁棒性。另外，由于PR调节器的谐振频率由锁频环(FLL)跟踪的电网频率实时调节，因此，整个控制系统具有频率自适应的性能。本文对基于频率自适应虚拟磁链的电网同步方法和并网变换器的不平衡控制策略进行了全面的动静态仿真，并搭建实验平台，进行了系统实验。得到的仿真结果和实验结果与理论分析吻合，仿真和实验证明了本文提出的控制策略的正确性。
【图文】：

在并网变换器的控制中得到有效应用。图1-5 为基于重复控制的电流控制框图。在一般的重复控制系统中，通常把重复控制器嵌入到常规的控制环内，从而改造控制对象，增加系统的稳定裕度，使其获得较好的动态性能[51-53]。E ( s)Y ( s)sKfKe sT图 1-5 基于重复控制的电流控制框图Figure 1-5 Scheme diagram of current control based on repetitive controller1.3 本文主要研究内容(Main Content of the Paper)本文以三相三线制并网变换器为研究对象，对非理想电网条件下，三相变换器的电网同步技术进行了深入研究，并针对不同的电网同步方法有了对比研究，，提出了电网电压畸变条件下，基于频率自适应虚拟磁链估测的电网同步方法。同时针对电网不平衡条件并网变换器控制问题，研究了基于频率自适应虚拟磁链估测的不平衡控制方法。本文的主要工作包括：(1)对并网变换器的应用场合、基本原理及意义进行介绍，然后介绍三相变换器的电网同步方法和电网非理想条件下的不平衡控制的研究现状。(2)对三相并网变换器的拓扑结构作简单介绍，建立不同坐标系下电网平衡时三相并网变换器的数学模型、电网不平衡时的三相变换器的数学模型以及同步旋转坐标系下电网电压谐波畸变时的三相变换器的数学模型。(3)介绍非理想电网条件下的电网同步技术。分析电网电压不平衡和畸变条件下电网电压矢量的轨迹，以及这种电网条件对传统的同步旋转坐标系锁相环性能的影响。引入电网电压不平衡及畸变时，基于二阶广义积分器的电网同步方法。对于弱电网条件下并网变换器的电网同步介绍基于频率自适应虚拟磁链估测的方法。(4)在三相并网变换器虚拟磁链功率模型的基础上

电网非理想条件下并网变换器的控制技术研究

图 3-10 双二阶广义积分器结构图Figure 3-10 The block diagram of DSOGIf(α) +' 2 ' 2α β( ) ( )kv v FLL增益归一化ff
【学位授予单位】：中国矿业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM46

【参考文献】