基于电网电压全前馈的电网背景谐波抑制研究

发布时间：2021-01-09 14:55

　　弱电网的特征之一是严重的背景谐波,导致并网电流出现明显的畸变。以LCL型并网逆变器为研究对象,提出一种电网电压全前馈控制,可以有效抑制电网电压背景谐波对并网电流的影响从而提高并网电能质量。首先,分析电网电压对并网电流的影响机理,从而在电流控制环路中引入一个正的电网电压反馈来抵消电网电压对并网电流的影响。通过控制框图等效变换,推导出消除背景谐波影响所需的电网电压全前馈函数。其次,通过全前馈函数的深入分析,得出根据电网电压含有谐波频次的不同,对全前馈函数进行优化设计的方法。在保证前馈控制效果的同时,简化控制算法。最后,通过实验验证了所提控制策略的有效性和可行性。 

【文章来源】：电力电子技术. 2020,54(08)北大核心

【文章页数】：4 页

【部分图文】：

图１?ＬＣＬ型并网逆变器拓扑结构图??Ｆｉｇ．?１?Ｔｏｐｏｌｏｇｙ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ＬＣＬ?ｇｒｉｄ－ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ?ｉｎｖｅｒｔｅｒ??

；ｌａ，ｉｌｂ，ｉ１（：为逆变器侧??电感电流；为电网侧电感电流；ｉａ，ｉａ，ｉ＆??为滤波电容电流；Ｗ为直流侧电压。??ｉ．??ｉ＼ｃ??／？Ｃａ，??厶２??＿ｒｖｗ＼＿??＞?，ｉｇｂ??ｉａｅ?二ｖ?ｗｒｃ??图１?ＬＣＬ型并网逆变器拓扑结构图??Ｆｉｇ．?１?Ｔｏｐｏｌｏｇｙ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ＬＣＬ?ｇｒｉｄ－ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ?ｉｎｖｅｒｔｅｒ??电流环采用并网电流矢量控制策略，由于＜??＾轴对称，为便于分析省略下标＜９?，则电流环控??制原理见图２ａ，电流环控制器Ｃｉ（Ｓ）采用ＰＩ控制??器。为抑制ＬＣＬ滤波器的谐振尖峰，采用基于电??容电流反馈的有源阻尼方法，其中，礼为电容电??流反馈函数；尺？为ＰＷＭ放大增益；。〇）为并网??电流基准值，ＵｐＧ）为并网点电压，对应图１中电??网电压％。对图２ａ进行等效变换得到图２ｂ，其中：??Ｇ，ｉ（ｓ）??Ｇａ（ｓ）?＝??ＧＸｓ）ＫＰ??ＬｉＣｓ＾ＣＨｎＫｐ＾＋ｌ??ＬｉＣｓ２＋ＣＨ?ｎＫｐ＾＾＋ｌ??Ｌｊ?＼Ｌ２Ｃｓ?＾＋Ｚｙ２Ｃ／／ｉ（?Ｌｊ?１＋／／２）＾??（１）??（２）??ｉｒｃｆ｛ｓ）??＾ＷＭ??Ｍｉ??Ｕｐｃｃ（．ｓ）??１４［＾，８（５）??ｉｔｃ（（ｓ）??（ａ）电流环控制原理??ｃ⑷??Ｇｘｉ（＾）??Ｕｐｃｃ（－ｙ）??Ｇｘ２（ｓ）??Ｕ（ｓ）??（ｂ）等效模型??图２电流环控制原理及等效模型??Ｆｉｇ．?２?Ｃｕｒｒｅｎｔ?ｌｏｏｐ?ｃｏｎｔｒｏｌ?ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ?ａｎｄ?ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ?ｍｏｄｅｌ??根据图２ｂ推导出系统的开环传递函数和并??网电流的表达式分别为：??

了受系统性??能影响外，还受到ｋｈ）以并网点电压的影??响。弱电网情况下，含有丰富的背景谐波，??将会引起产生明显畸变，甚至会导致并网电??流的谐波含量不再满足并网标准。??针对上述问题，在电容电流反馈控制基础上，??加入电网电压全前馈控制以抵消电网电压对并网??电流的影响。??３电网电压全前馈控制原理及分析??３．１电网电压全前馈控制原理??电网电压全前馈的主要思想是通过在电流控??制环路中引入一个正电网电压反馈以抵消电网电??压对＆（＞）影响，电网电压全前馈控制环节如图３??中虚线部分，期望加入全前馈控制后不再受??ＷｐｒｅＧ）影响，从而使得ｉｇＧ）仅与ｉｒｅｆＧ?）有关，根据??式（４）可得电网电压全前馈控制下Ｇ（ｓ）为：??ｈ（ｓ）：??Ｔ〇（ｓ）??Ｔ〇（ｓ）＋ｌ??）??（５）??图３电网电压全前馈控制框图??Ｆｉｇ．?３?Ｂｌｏｃｋ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｇｒｉｄ?ｖｏｌｔａｇｅ?ｆｕｌｌ－ｆｅｅｄｆｏｒｗａｒｄ?ｃｏｎｔｒｏｌ??为推导出消除背景谐波影响所需的电网电压??全前馈函数，将图３的控制框图进行等效变换，具??体变换过程如图４所示。??，ｒｅｉ％－４??ＧｘｉＷ??１?１?Ｗｐｃｃ（－ｙ）??ｇ⑴??（ａ）等效控制框图１??（ｃ）等效控制框图３??图４等效变换??Ｆｉｇ．?４?Ｔｈｅ?ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ?ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎｓ??根据图４ｃ及式（１）可推导出全前馈函数为：??Ｃ７??第５４卷第８期?电力电子技术?Ｖｏｌ．５４，?Ｎｏ．８??２０２０?年?８?月?Ｐｏｗｅｒ?Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ?Ａｕｇｕｓｔ?２０２０??逆变器??６??

【参考文献】：
期刊论文
[1]弱电网下单周控制LCL并网逆变器控制策略研究[J]. 杨旭红,何超杰.  电气传动. 2017(06)
[2]弱电网条件下LCL型并网逆变器谐振前馈控制策略研究[J]. 徐飞,汤雨,谷伟.  中国电机工程学报. 2016(18)



本文编号：2966868