可燃气体发电并网策略研究

发布时间：2020-09-30 12:03

　　为改善目前日益严重的气候变化问题,减少对化石燃料的依赖是全球性趋势,随着新能源发电技术的发展和应用,并网发电系统逐渐受到各国重视。我国可燃气体发电技术起步较晚,但近年来大步发展。并网逆变器作为新能源发电向电网输送的接口,在并网过程中起到了关键的作用,它直接影响并网电流的质量。由此引入的电流畸变、功率损耗、电网稳定性、功率控制等问题成为这一课题研究的重点。本文对课题的研究主要分为以下几点:分析了并网逆变器的拓扑结构,由于LCL型滤波器具有良好的高频滤波特性,同时具有成本低、总电感量小等特点,近年来得到广泛研究。本文以单相LCL型并网逆变器为例,对其建立了数学模型,进行了控制算法的理论分析和研究,给出了一种控制器参数设计和优化的新方法。最后,进行了仿真实验的验证。针对单相LCL型并网逆变器,分析了内环采用电容电流比例反馈控制,外环采用比例积分(PI)或比例谐振(PR)的控制算法。传统PI参数整定多采用频域法、经验法、试凑法,往往费时、费力达不到预期的效果。本文应用遗传算法的参数优化方法,结合频域法和开环系统根轨迹得出满足系统稳定性、鲁棒性的内外环参数条件,进而在系统的收敛域内对参数整体优化。应用遗传算法可使参数的选择不依据梯度信息,在满足系统稳定性的范围内进行全局寻优。且在ITAE(误差绝对值的一阶矩)指标中引入上升时间和超调量作为适应度函数,上升时间和超调量的引入可有效协调系统稳定性和动态性能。最后,本文通过MATLAB/Simulink仿真得到在电网谐波下的并网电流波形,并构建了αβ坐标系下、dq同步旋转坐标系下的三相并网模型,均验证了本文参数的整定和优化对抑制电网谐波具有良好的作用,同时使系统获得较好的动静态特性。
【学位单位】：齐鲁工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TM61
【部分图文】：

拓扑结构图,并网逆变器,拓扑结构

第 2 章 LCL 型并网逆变器建模与分析并网逆变器作为可燃气体发电与电网的能量转换接口，用来将可燃气流电转换为基波为 50Hz 的正弦交流电并入电网中。并网逆变器的安全整个分布式发电系统具有重要意义。本章节介绍了单相 LCL 型逆变器，并对其进行了数学建模，对单相 LCL 型并网逆变器的控制原理进行；分析了坐标系统间的变换原理（Clark 变换和Park变换），在abc静止立及分析了三相 LCL 型并网逆变器模型；根据坐标系统变换原理，分坐标系和dq 同步旋转坐标系下建立了系统控制模型，并分析了系统在系下、dq 同步旋转坐标系下的不同控制特性。最后，介绍了 SPWM 脉原理，并应用 MATLAB/Simulink 建立了三相并网逆变器封装模块，对调制技术进行了建模和仿真实验。单相 LCL 型并网逆变器拓扑结构

并网逆变器,控制模型,状态空间

由图 2.1 建立 LCL 型并网逆变器的数学模型为：11 inv C 1 122 2 21 2C gCdiL u u RidtdiL u u R idtduC i idt (2.1)以1i 、2i 、Cu 为输出状态空间矢量，invu 、gu 为输入状态空间矢量，得出单相 LCL型并网逆变器状态空间矢量方程为：111 1 11inv22 2g2 2 21 10 01 10 01 1 0 00CCRiL L LiuRi iL L LuuuC C (2.2)由式(2.2)及图 2.1 系统拓扑结构，建立 LCL 型并网逆变器在s 域内控制系统模型，如图 2.2 所示。

拓扑结构图,并网逆变器,拓扑结构

2.2 三相 LCL 型并网逆变器数学模型本节在单相 LCL 并网逆变器的基础上建立和推导出abc静止坐标系下、αβ静止坐标系下、dq 同步旋转坐标系下三相 LCL 型并网逆变器数学模型。在建立理想三相 LCL 型并网逆变器数学模型时，做出下列假设：(1) 三相 LCL 型并网逆变器中电感、电容视为理想，即不考虑器件和线路阻抗的影响，且三相参数相同。(2) 假设 IGBT 开关管上下桥臂互补导通，即忽略逆变器中 IGBT 开关管上下桥臂的死区时间，且不考虑 IGBT 开关管导通和关断的过度时间， IGBT 开关管不存在导通压降和开关损耗。(3) 逆变器侧电感、网侧电感均为线性且三相平衡，不考虑饱和情况[48]。(4) 逆变器侧直流电压源视为理想电压源，电网电压视为三相平衡、对称的正弦波，系统不存在由于采样、控制和计算产生的延时。2.2.1 abc静止坐标系下 LCL 型并网逆变器控制模型

【参考文献】