自抗擾控制在光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)低電壓穿越中的應(yīng)用研究.pdf

1、近年來(lái)，光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，已成為電力供應(yīng)的重要組成部分。光伏發(fā)電主要基于電力電子設(shè)備，其耐壓和耐流能力不及傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)，電網(wǎng)故障時(shí)，易發(fā)生脫網(wǎng)現(xiàn)象，大面積的脫網(wǎng)會(huì)對(duì)電力系統(tǒng)造成巨大損失。因此，故障期間對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行低電壓穿越（Low Voltage Ride Through,LVRT），使系統(tǒng)不脫網(wǎng)運(yùn)行具有重要意義。光伏系統(tǒng)對(duì)外界環(huán)境變化較為敏感，光照的改變、電網(wǎng)的波動(dòng)等都會(huì)影響系統(tǒng)的運(yùn)行性能。而故障情況下，會(huì)出現(xiàn)更復(fù)雜多變的干擾，如電壓尖峰

2、、2倍頻波動(dòng)等。目前光伏系統(tǒng)的控制方法主要以PI為主，其魯棒性仍不盡人意；相比之下，自抗擾控制(Active Disturbance Rejection Control,ADRC)利用對(duì)“總擾動(dòng)”的補(bǔ)償作用，在擾動(dòng)未對(duì)系統(tǒng)輸出產(chǎn)生影響之前將其抑制，有效從根源上消除誤差。鑒于此，本文將ADRC的思想融入光伏系統(tǒng)的低電壓穿越中，以提升系統(tǒng)的運(yùn)行性能和不脫網(wǎng)能力。主要研究工作如下：
　　1)本文從光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)入手，將其分解為：光伏

3、電池、DC/DC變換器和 DC/AC變換器三個(gè)部分，并對(duì)其分別建立數(shù)學(xué)模型；接著深入分析了最大功率點(diǎn)跟蹤(Maximum Power Point Tracking,MPPT)算法的實(shí)現(xiàn)過(guò)程和基于電壓定向控制(Voltage-Oriented Control,VOC)的雙閉環(huán)控制法，并據(jù)此通過(guò)MATLAB仿真平臺(tái)搭建了系統(tǒng)模型，為進(jìn)行低電壓穿越研究奠定了基礎(chǔ)。
　　2)在電網(wǎng)對(duì)稱故障下，針對(duì)傳統(tǒng)PI調(diào)節(jié)抑制直流電壓尖峰能力之不足，提

4、出了基于ADRC和線性自抗擾控制(Linear Active Disturbance Rejection Control,LADRC)的低電壓穿越策略。先結(jié)合ADRC的控制思想和光伏系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型建立了與之對(duì)應(yīng)的“抗擾范式”模型，并詳細(xì)分析了“抗擾范式”中各組成元素的含義。接著在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)出基于ADRC和LADRC的光伏低電壓穿越系統(tǒng)并對(duì)ADRC與LADRC的參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化整定。通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)，從本質(zhì)上剖析了ADRC抑制擾動(dòng)的機(jī)理，結(jié)果

5、表明，所提出的策略對(duì)光照突變下的擾動(dòng)和對(duì)稱故障下的電壓尖峰都達(dá)到了理想的抑制效果，增強(qiáng)了系統(tǒng)的運(yùn)行性能和不脫網(wǎng)運(yùn)行能力。
　　3)在電網(wǎng)不對(duì)稱故障下，傳統(tǒng)PI控制對(duì)2倍頻波動(dòng)的抑制能力有限，鑒于此，本文提出了基于ADRC和LADRC的有功功率恒定控制策略，以使系統(tǒng)完成低電壓穿越。首先，在分析ADRC原理及正負(fù)序分離結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上建立了不對(duì)稱電網(wǎng)下系統(tǒng)的“抗擾范式”模型；然后，設(shè)計(jì)了基于ADRC和LADRC的光伏低電壓穿越系統(tǒng)并優(yōu)化整