光伏并網(wǎng)系統(tǒng)電能質(zhì)量的非線性控制策略研究.pdf

1、大力發(fā)展分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)是應(yīng)對(duì)能源短缺和環(huán)境污染的重要手段之一，提高光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的電能轉(zhuǎn)換效率、電能質(zhì)量及系統(tǒng)可靠性，對(duì)促進(jìn)我國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)升級(jí)又具有重要的戰(zhàn)略意義?；诟咚贁?shù)字處理芯片，采用現(xiàn)代控制方法提高并網(wǎng)逆變器的控制性能，進(jìn)而改善分布式光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的電能質(zhì)量，近年來(lái)一直是光伏發(fā)電領(lǐng)域的一個(gè)重要研究課題。論文圍繞分布式光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的電能質(zhì)量控制，在總結(jié)、歸納當(dāng)前研究現(xiàn)狀和技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)上，主要針對(duì)單級(jí)式光伏并網(wǎng)逆變器的現(xiàn)代非線性控制

2、方法、基于空間矢量的電流滯環(huán)調(diào)制方式、諧波畸變電網(wǎng)下的精確鎖相方法及光伏并網(wǎng)系統(tǒng)電能質(zhì)量的主動(dòng)控制策略等幾方面內(nèi)容進(jìn)行了深入研究。
　　首先，論文基于非線性系統(tǒng)反饋線性化控制、自抗擾控制的基本原理，分析了單級(jí)式光伏并網(wǎng)逆變器同步坐標(biāo)系下的非線性數(shù)學(xué)模型，給出了一種單級(jí)式光伏并網(wǎng)逆變器的復(fù)合非線性控制策略，實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)逆變器的高功率因數(shù)運(yùn)行。并網(wǎng)逆變器復(fù)合非線性控制采用狀態(tài)反饋線性化實(shí)現(xiàn)逆變器有功電流和無(wú)功電流的精確解耦控制;采用自抗擾

3、控制設(shè)計(jì)逆變器直流電壓環(huán)，補(bǔ)償系統(tǒng)建模參數(shù)誤差對(duì)反饋線性化的不利影響，提升并網(wǎng)逆變器的控制魯棒性;采用基于有功電流和電壓環(huán)輸入誤差信號(hào)的變步長(zhǎng)擾動(dòng)最大功率跟蹤，可減少最大功率跟蹤過(guò)程中的能量損失，避免光伏陣列最大功率點(diǎn)的誤判。論文還詳細(xì)研究了LCL濾波并網(wǎng)逆變器并網(wǎng)電流控制的諧振尖峰阻尼問(wèn)題，采用級(jí)聯(lián)設(shè)計(jì)的逆變器橋臂側(cè)電流與網(wǎng)側(cè)電流反饋線性化控制，實(shí)現(xiàn)逆變器交流有功電流、無(wú)功電流的精確解耦控制，并通過(guò)輸入控制量的全局線性化調(diào)節(jié)消除LCL

4、濾波電路的諧振尖峰。
　　其次，論文分析了空間矢量滯環(huán)電流控制的基本原理，并討論了滯環(huán)環(huán)寬參數(shù)對(duì)空間矢量滯環(huán)電流控制跟蹤性能的影響，給出了一種變環(huán)寬空間矢量滯環(huán)電流控制方法。變環(huán)寬滯環(huán)電流控制的滯環(huán)寬度由中心環(huán)寬和增量環(huán)寬兩部分組成，中心環(huán)寬初始化整定正比于變流器零電壓矢量對(duì)應(yīng)的電流誤差的最大幅值;增量環(huán)寬在每一采樣周期中隨零電壓矢量對(duì)應(yīng)的電流誤差的變化而調(diào)整。變環(huán)寬滯環(huán)電流控制簡(jiǎn)化了滯環(huán)環(huán)寬參數(shù)的整定過(guò)程，保持了空間矢量滯環(huán)電流

5、控制對(duì)負(fù)載參數(shù)變化不敏感、動(dòng)態(tài)響應(yīng)迅速的特點(diǎn)，優(yōu)化了負(fù)載電流的諧波組成。論文進(jìn)一步研究了空間矢量滯環(huán)電流控制應(yīng)用于多電平變流器，在低采樣率、低調(diào)制度下電流跟蹤性能變差的問(wèn)題，給出了一種最小誤差多電平空間矢量滯環(huán)電流控制方法。最小誤差空間矢量滯環(huán)電流控制將多電平指令矢量映射到兩電平映射扇區(qū)中后，通過(guò)計(jì)算映射矢量的三個(gè)緊鄰矢量對(duì)應(yīng)的電流誤差矢量，及這些電流誤差在變流器實(shí)際電流誤差方向上的投影，控制器篩選出在實(shí)際電流誤差的反方向上具有最大投影

6、分量的緊鄰矢量作為最優(yōu)輸出矢量，可在一個(gè)控制周期內(nèi)迅速減小變流器電流跟蹤誤差，有效糾正空間矢量滯環(huán)控制在多電平映射扇區(qū)切換過(guò)程中的實(shí)際電流誤差。
　　再者，論文分析了常規(guī)同步坐標(biāo)系鎖相法工作原理及其在諧波畸變電網(wǎng)下存在的相角檢測(cè)誤差，推導(dǎo)了一種頻率自適應(yīng)濾波器的時(shí)域穩(wěn)定性，并討論了濾波器參數(shù)對(duì)頻率自適應(yīng)濾波器動(dòng)、穩(wěn)態(tài)性能的影響。論文基于頻率自適應(yīng)濾波器改進(jìn)同步坐標(biāo)系鎖相法，采用3個(gè)算法結(jié)構(gòu)相同的頻率自適應(yīng)濾波器，可從諧波畸變嚴(yán)重的

7、電網(wǎng)信號(hào)中分離出基波正序分量，并抑制2次諧波分量對(duì)相角檢測(cè)誤差的影響，在頻率變化、諧波組成未知的畸變電網(wǎng)中，具有較好的動(dòng)態(tài)及穩(wěn)態(tài)相角檢測(cè)精度。
　　最后，論文在分析了離散小波變換、小波域諧波畸變率、基于瞬時(shí)無(wú)功功率理論的諧波與無(wú)功電流ip-iq實(shí)時(shí)檢測(cè)法的算法原理的基礎(chǔ)上，結(jié)合上述研究結(jié)果給出了一種光伏并網(wǎng)逆變器電能質(zhì)量的主動(dòng)調(diào)節(jié)策略。主動(dòng)調(diào)節(jié)策略基于Daubechies離散小波變換實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并網(wǎng)系統(tǒng)的負(fù)載類(lèi)型變化，針對(duì)不同負(fù)載采取