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

1、近年來，光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，已成為電力供應的重要組成部分。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，電網(wǎng)故障時，易發(fā)生脫網(wǎng)現(xiàn)象，大面積的脫網(wǎng)會對電力系統(tǒng)造成巨大損失。因此，故障期間對系統(tǒng)進行低電壓穿越（Low Voltage Ride Through,LVRT），使系統(tǒng)不脫網(wǎng)運行具有重要意義。光伏系統(tǒng)對外界環(huán)境變化較為敏感，光照的改變、電網(wǎng)的波動等都會影響系統(tǒng)的運行性能。而故障情況下，會出現(xiàn)更復雜多變的干擾，如電壓尖峰

2、、2倍頻波動等。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“總擾動”的補償作用，在擾動未對系統(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變換器三個部分，并對其分別建立數(shù)學模型；接著深入分析了最大功率點跟蹤(Maximum Power Point Tracking,MPPT)算法的實現(xiàn)過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MATLAB仿真平臺搭建了系統(tǒng)模型，為進行低電壓穿越研究奠定了基礎(chǔ)。
　　2)在電網(wǎng)對稱故障下，針對傳統(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)學模型建立了與之對應的“抗擾范式”模型，并詳細分析了“抗擾范式”中各組成元素的含義。接著在此基礎(chǔ)上設(shè)計出基于ADRC和LADRC的光伏低電壓穿越系統(tǒng)并對ADRC與LADRC的參數(shù)進行了優(yōu)化整定。通過仿真實驗，從本質(zhì)上剖析了ADRC抑制擾動的機理，結(jié)果

5、表明，所提出的策略對光照突變下的擾動和對稱故障下的電壓尖峰都達到了理想的抑制效果，增強了系統(tǒng)的運行性能和不脫網(wǎng)運行能力。
　　3)在電網(wǎng)不對稱故障下，傳統(tǒng)PI控制對2倍頻波動的抑制能力有限，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原理及正負序分離結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上建立了不對稱電網(wǎng)下系統(tǒng)的“抗擾范式”模型；然后，設(shè)計了基于ADRC和LADRC的光伏低電壓穿越系統(tǒng)并優(yōu)化整