不平衡电压下基于RBF网络并网变流器的控制
发布时间：2021-08-21 05:26
在不平衡电网电压下,分析了风电并网变流器直流侧电压存在二倍频波动的原因,针对该母线电压波动及其引发的输出功率波动、并网电流谐波等问题,建立了基于正向dq+坐标系下并网变流器的正负序动态模型,并提出了一种无锁相环综合控制策略。系统外环引入了谐振积分器和谐振滤波器对直流系统二倍频波动进行抑制,降低了电网不平衡运行对并网电流的影响,内环基于准比例谐振控制器（Quasi-PR）对正负序电流进行综合控制,无需分解正负序分量。为了提高系统抗干扰能力,采用径向基函数（RBF）神经网络在线调整PI控制器参数。Matlab仿真和对比分析表明:该综合控制策略不仅能抑制直流侧电压及输出功率的二倍频波动,并且降低了并网电流的低次谐波含量,验证了所提方案的可行性及有效性。
【文章来源】：控制工程. 2020,27(09)北大核心CSCD
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
RBF神经网络自整定PI控制器结构框图Fig.7Structureblockdiagramofself-tuningPIcontrollerbasedonRBFneuralnetwork
1578控制工程第27卷式中，ηp和ηI分别为比例和积分的学习率；yu—Jacobian信息，即被控对象的输出对控制输入的灵敏度函数，可用式(37)来表示。1121()()()mmjjjjjyykcxwhukuk=b≈=∑(37)基于以上过程，PI控制器的输出为p1i2u(k)=u(k1)+Kx(k)+Kx(k)(38)3.3系统内环电流综合控制由于Quasi-PR控制器可实现对交流信号的无差控制，因此采用Quasi-PR控制器在静止αβ坐标系中即可实现对电流的控制。静止αβ坐标系中并网变流器的瞬态电压方程为gcggddαβαβαβαβiUURiLt=++(39)采用Quasi-PR控制器可对正、负序电流进行综合控制，避免了正负序的分离以及复杂的坐标变换，电流的控制框图，如图8所示。图8Quasi-PR控制器控制框图Fig.8ControlblockofQuasi-PRcontroller因此正、负序电流综合控制的控制方程为**cg**ggrc**gp22gc0dd()()2()()2ggggggiuuLRituGsiiRiKsuKiiRissαβαβαβαβαβαβαβαβαβαβαβαβωωω=++=++=+++++(40)基于以上分析，内环正、负序电流综合控制的结构，如图9所示。图9电流综合控制图Fig.9Comprehensivecontroldiagramofcurrent将电压外环控制所得的电流参考指令变换到αβ坐标系中得到i*α和i*β，将并网三相电流gabci也变换至αβ坐标系中得到iα和iβ，经Quasi-PR控制器对电流误差进行控制，进而得到电压参考信号*cuαβ，经SVPWM调制产生驱动开关信号
(39)采用Quasi-PR控制器可对正、负序电流进行综合控制，避免了正负序的分离以及复杂的坐标变换，电流的控制框图，如图8所示。图8Quasi-PR控制器控制框图Fig.8ControlblockofQuasi-PRcontroller因此正、负序电流综合控制的控制方程为**cg**ggrc**gp22gc0dd()()2()()2ggggggiuuLRituGsiiRiKsuKiiRissαβαβαβαβαβαβαβαβαβαβαβαβωωω=++=++=+++++(40)基于以上分析，内环正、负序电流综合控制的结构，如图9所示。图9电流综合控制图Fig.9Comprehensivecontroldiagramofcurrent将电压外环控制所得的电流参考指令变换到αβ坐标系中得到i*α和i*β，将并网三相电流gabci也变换至αβ坐标系中得到iα和iβ，经Quasi-PR控制器对电流误差进行控制，进而得到电压参考信号*cuαβ，经SVPWM调制产生驱动开关信号abcS。4仿真分析为了验证电网电压不平衡时本文所提的新型无锁相环综合控制方案的有效性及优越性,在MATLAB/Simulink环境中对电网电压不对称故障下并网变流器的控制进行了仿真，并与传统PI控制抑制有功功率波动方案，抑制无功功率波动方案进行了对比分析。并网变流器主要参数，见表1。表1并网变流器主要参数Tab.1Grid-converterparameter参数数值电网电压/V690V电网侧电感/mH6电网侧电阻/Ω0.1Ω直流侧电容/F3e-3F直流母线电压/V1200V假设电网在0.2s~0.4s期间，电网电压发生不平衡故障。在工况1下，仅A相电压幅值跌落30%。在工况2下，三相电网电压
【参考文献】：
期刊论文
[1]电网不平衡下虚拟同步发电机功率-电流协调控制策略[J]. 杨明,高龙将,王海星,杜少通,李冰锋. 电力系统保护与控制. 2019(06)
[2]电网电压不平衡及谐波状态下的并网逆变器控制策略[J]. 叶吉亮,李岚,刘海霞,王宇龙. 电力系统保护与控制. 2018(06)
[3]不平衡电网电压下光伏并网逆变器滑模直接电压/功率控制策略[J]. 朱晓荣,刘世鹏,张海宁,王东方,李春来. 电力系统保护与控制. 2016(23)
[4]不平衡电网下无锁相环三相并网逆变器控制策略[J]. 雷芸,肖岚,郑昕昕. 中国电机工程学报. 2015(18)
[5]电网电压畸变不平衡情况下三相PWM整流器无锁相环直流母线恒压控制策略[J]. 郭小强,李建,张学,卢志刚,王宝诚,孙孝峰. 中国电机工程学报. 2015(08)
[6]电网不平衡时抑制有功功率二次波动的并网逆变器控制策略[J]. 姜卫东,吴志清,佘阳阳,李王敏,胡杨. 电力系统自动化. 2014(15)
[7]电网不平衡时电压源换流器高压直流输电统一控制策略[J]. 魏晓云,卢颖. 中国电机工程学报. 2012(34)
[8]电网电压不平衡时永磁直驱风电机组的控制策略[J]. 姚骏,陈西寅,廖勇,黄嵩. 电力系统保护与控制. 2011(14)
[9]不对称电网故障下直驱型永磁风力发电系统网侧变流器的运行与控制[J]. 黄守道,肖磊,黄科元,陈自强,熊山. 电工技术学报. 2011(02)
[10]不对称电网电压条件下三相并网型逆变器的控制[J]. 章玮,王宏胜,任远,胡家兵,贺益康. 电工技术学报. 2010(12)
本文编号：3354965
【文章来源】：控制工程. 2020,27(09)北大核心CSCD
【文章页数】：9 页
【部分图文】：
RBF神经网络自整定PI控制器结构框图Fig.7Structureblockdiagramofself-tuningPIcontrollerbasedonRBFneuralnetwork
1578控制工程第27卷式中，ηp和ηI分别为比例和积分的学习率；yu—Jacobian信息，即被控对象的输出对控制输入的灵敏度函数，可用式(37)来表示。1121()()()mmjjjjjyykcxwhukuk=b≈=∑(37)基于以上过程，PI控制器的输出为p1i2u(k)=u(k1)+Kx(k)+Kx(k)(38)3.3系统内环电流综合控制由于Quasi-PR控制器可实现对交流信号的无差控制，因此采用Quasi-PR控制器在静止αβ坐标系中即可实现对电流的控制。静止αβ坐标系中并网变流器的瞬态电压方程为gcggddαβαβαβαβiUURiLt=++(39)采用Quasi-PR控制器可对正、负序电流进行综合控制，避免了正负序的分离以及复杂的坐标变换，电流的控制框图，如图8所示。图8Quasi-PR控制器控制框图Fig.8ControlblockofQuasi-PRcontroller因此正、负序电流综合控制的控制方程为**cg**ggrc**gp22gc0dd()()2()()2ggggggiuuLRituGsiiRiKsuKiiRissαβαβαβαβαβαβαβαβαβαβαβαβωωω=++=++=+++++(40)基于以上分析，内环正、负序电流综合控制的结构，如图9所示。图9电流综合控制图Fig.9Comprehensivecontroldiagramofcurrent将电压外环控制所得的电流参考指令变换到αβ坐标系中得到i*α和i*β，将并网三相电流gabci也变换至αβ坐标系中得到iα和iβ，经Quasi-PR控制器对电流误差进行控制，进而得到电压参考信号*cuαβ，经SVPWM调制产生驱动开关信号
(39)采用Quasi-PR控制器可对正、负序电流进行综合控制，避免了正负序的分离以及复杂的坐标变换，电流的控制框图，如图8所示。图8Quasi-PR控制器控制框图Fig.8ControlblockofQuasi-PRcontroller因此正、负序电流综合控制的控制方程为**cg**ggrc**gp22gc0dd()()2()()2ggggggiuuLRituGsiiRiKsuKiiRissαβαβαβαβαβαβαβαβαβαβαβαβωωω=++=++=+++++(40)基于以上分析，内环正、负序电流综合控制的结构，如图9所示。图9电流综合控制图Fig.9Comprehensivecontroldiagramofcurrent将电压外环控制所得的电流参考指令变换到αβ坐标系中得到i*α和i*β，将并网三相电流gabci也变换至αβ坐标系中得到iα和iβ，经Quasi-PR控制器对电流误差进行控制，进而得到电压参考信号*cuαβ，经SVPWM调制产生驱动开关信号abcS。4仿真分析为了验证电网电压不平衡时本文所提的新型无锁相环综合控制方案的有效性及优越性,在MATLAB/Simulink环境中对电网电压不对称故障下并网变流器的控制进行了仿真，并与传统PI控制抑制有功功率波动方案，抑制无功功率波动方案进行了对比分析。并网变流器主要参数，见表1。表1并网变流器主要参数Tab.1Grid-converterparameter参数数值电网电压/V690V电网侧电感/mH6电网侧电阻/Ω0.1Ω直流侧电容/F3e-3F直流母线电压/V1200V假设电网在0.2s~0.4s期间，电网电压发生不平衡故障。在工况1下，仅A相电压幅值跌落30%。在工况2下，三相电网电压
【参考文献】：
期刊论文
[1]电网不平衡下虚拟同步发电机功率-电流协调控制策略[J]. 杨明,高龙将,王海星,杜少通,李冰锋. 电力系统保护与控制. 2019(06)
[2]电网电压不平衡及谐波状态下的并网逆变器控制策略[J]. 叶吉亮,李岚,刘海霞,王宇龙. 电力系统保护与控制. 2018(06)
[3]不平衡电网电压下光伏并网逆变器滑模直接电压/功率控制策略[J]. 朱晓荣,刘世鹏,张海宁,王东方,李春来. 电力系统保护与控制. 2016(23)
[4]不平衡电网下无锁相环三相并网逆变器控制策略[J]. 雷芸,肖岚,郑昕昕. 中国电机工程学报. 2015(18)
[5]电网电压畸变不平衡情况下三相PWM整流器无锁相环直流母线恒压控制策略[J]. 郭小强,李建,张学,卢志刚,王宝诚,孙孝峰. 中国电机工程学报. 2015(08)
[6]电网不平衡时抑制有功功率二次波动的并网逆变器控制策略[J]. 姜卫东,吴志清,佘阳阳,李王敏,胡杨. 电力系统自动化. 2014(15)
[7]电网不平衡时电压源换流器高压直流输电统一控制策略[J]. 魏晓云,卢颖. 中国电机工程学报. 2012(34)
[8]电网电压不平衡时永磁直驱风电机组的控制策略[J]. 姚骏,陈西寅,廖勇,黄嵩. 电力系统保护与控制. 2011(14)
[9]不对称电网故障下直驱型永磁风力发电系统网侧变流器的运行与控制[J]. 黄守道,肖磊,黄科元,陈自强,熊山. 电工技术学报. 2011(02)
[10]不对称电网电压条件下三相并网型逆变器的控制[J]. 章玮,王宏胜,任远,胡家兵,贺益康. 电工技术学报. 2010(12)
本文编号：3354965
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