电网短路故障下LCL型光伏并网逆变器控制

发布时间：2017-09-16 10:20

  本文关键词：电网短路故障下LCL型光伏并网逆变器控制

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【摘要】：能源短缺,环境污染等问题使新能源发电技术得到了越来越多的关注。分布式光伏发电系统清洁,无噪声,独立性强,是国家未来新能源发电的主要方向。光伏发出的直流电需要接口设备才能与电网中的交流电相连。其中,最常用的是LCL型三相光伏并网逆变器,但LCL型电流滤波器是三阶系统,控制复杂,需要选择合适的控制策略;要实现并网逆变器的控制,就必须保证并网参考电流与电网电压同相位,所以研究故障情况下的同步技术变得尤为重要;光伏发电系统作为大电网的补充,不光要在电网正常时联网供电,还要能在电网故障时,对电网电压进行支撑,改善电能质量。所以,本文研究的重点是实现LCL型光伏并网逆变器控制和故障情况下并网参考电流的设置。本文分析了LCL型电流滤波器的原理,根据其传递函数,得到了其控制模型,并对其参数进行了设计;根据LCL型电流滤波器的数学模型,搭建了其仿真模型,并分析了电容电流反馈对系统控制的影响;研究了比例谐振(Proportion resonance,PR)控制与准PR控制的特点,分析了其优缺点;采用双闭环电容电流反馈准PR控制建立了系统的总传递函数,根据自动控制原理,选择合适的系统参数,验证了模型的准确性。针对电网发生短路故障时,对可能出现的电压暂降与电网谐波情况进行了讨论。给出了电网同步的直接解耦同步法(Direct decoupled synchronization method,DDSM)、基于二阶广义积分器锁频环(Frequency-locked loop based on second order generalized integrator)、基于交叉解耦复数滤波器的锁相环(Phase-locked loop based on cross decouple adaptive complex filter,CDACF-PLL)三种适用于复杂电网工况的同步技术,分析了其各自的原理及特性。并在电网出现故障情况下,针对三种同步策略进行了仿真,分别得到了电网正常与故障情况下的数据,对仿真得到的数据进行分析比对,找到了适合于本论文的电网同步方法。针对电网出现短路故障时的情况进行了讨论,提出了一种在电网短路故障发生时,通过改变注入系统的有功和无功电流来改变并网点电压的电流控制策略,分析了其提供电压支撑的原理。最后对电网正常和故障时的情况分别进行了仿真。通过对基于准PR控制的LCL型光伏并网系统的仿真分析,验证了控制系统和参数设计的有效性;通过对系统在故障情况下的仿真验证了提出的参考电流计算方法能够在弱电网故障情况下,对电网提供电压支撑,消除有功功率振荡。
【关键词】：LCL滤波器 电网同步 准比例谐振控制 电压支撑 并网参考电流 消除功率振荡
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM464;TM615
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第1章 绪论11-18
• 1.1 课题研究的背景及意义11-12
• 1.2 光伏并网逆变器控制的研究现状12-16
• 1.2.1 光伏并网逆变器的电流滤波器12-13
• 1.2.2 LCL型滤波器控制方法13-14
• 1.2.3 电网短路故障下的同步技术14-15
• 1.2.4 电网短路故障下参考电流的设置15-16
• 1.3 论文研究的主要内容16-18
• 第2章 LCL型并网逆变器建模与仿真18-29
• 2.1 LCL型滤波器的结构18-19
• 2.2 LCL型滤波器参数的设置19-22
• 2.2.1 滤波器参数约束条件19-20
• 2.2.2 LCL滤波器参数的选择20-21
• 2.2.3 LCL滤波器参数参数的校验21-22
• 2.3 准PR控制的电容电流反馈双闭环LCL型滤波器的仿真22-27
• 2.4 本章小结27-29
• 第3章 复杂电网工况下的电网同步技术29-42
• 3.1 复杂电网工况分析29-30
• 3.2 复杂电网工况下的电网同步方法30-41
• 3.2.1 直接解耦同步法30-33
• 3.2.2 基于交叉解耦复数滤波器的电网同步法33-36
• 3.2.3 基于双二阶广义积分器的同步锁频环36-40
• 3.2.4 三种同步策略仿真结果的比较分析40-41
• 3.3 本章小结41-42
• 第4章 电网正常与短路故障下的控制策略及其仿真42-55
• 4.1 电网正常情况下LCL三相并网逆变器的控制策略与仿真43-46
• 4.1.1 LCL型三相并网逆变器的控制策略43
• 4.1.2 LCL并网逆变器的仿真与分析43-46
• 4.2 电网短路故障下三相并网逆变器的控制策略及其仿真46-54
• 4.2.1 三相并网逆变器功率模型的建模46-47
• 4.2.2 电网电压支撑原理47-49
• 4.2.3 三相并网逆变器的并网参考电流设置49-51
• 4.2.4 三相并网逆变器的并网控制策略的仿真与分析51-54
• 4.3 本章小结54-55
• 结论55-57
• 参考文献57-60
• 在学期间发表的学术论文和参加的科研情况60-61
• 致谢61

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本文编号：862456